Влияние удобрений на рост и развитие растений: Влияние удобрений на растения

Влияние удобрений на растения

Если из раза в раз сажать в почву те или иные культуры, не заботясь о поддержании плодородия грунта, уже очень скоро можно заметить, как стремительно падает урожайность. Да и сами растения растут как-то неохотно.

Не удивительно, ведь растительным организмам, как и животным, необходимо полноценное питание для здоровья и нормального развития. Питательные вещества они берут из окружающей среды, в частности, из грунта, всасывая необходимое вместе с влагой.

Зачем нужны удобрения

Питательный ресурс земли ограничен и довольно скоро исчерпывается. Чтобы поддержать плодородные характеристики грунта, необходимо регулярно обогащать его удобрениями, тем самым обеспечивая выращиваемые культуры необходимым комплексом питания для активного роста, сильного иммунитета, а также повышения количественно-качественных характеристик урожая.

Более того, некоторые добавки, вносимые в почву ради растений, на них как раз косвенно влияют, в первую очередь оказывая благотворное действие на сам грунт, преображая его, делая идеальной средой для развития не только растений, но и микробиоты, насыщающей землю широким спектром необходимых веществ в легкоусвояемой растениями форме.

Вот, зачем нужны удобрения, представленные, при этом широчайшим ассортиментом. Их нужно правильно подбирать, дозировать и сочетать. Иначе вреда может быть больше, чем без них вовсе.

Классификация удобрений для растений

Изучать влияние удобрений на растения проще, разобравшись в классификации и доступных видах подкормок.

По происхождению, и это главный критерий, удобрения делятся на:

• Органические – фактически, натуральные, состоящие из природных материалов, которые не усваиваются корнями непосредственно, а благотворно влияют на микроорганизмы в грунте, служа пищей и средой для размножения. Микроорганизмы же перерабатывают органику, насыщая среду хелатными микро- и макроэлементами и аминокислотами. Навоз – самый яркий представитель. Преимущества – мягкое действие и экологичность, недостаток – запах и невозможность соблюдения точной дозировки.
• Минеральные (неорганические) – созданные искусственно и представленные в фактически готовом для усвоения растениями виде. Плюс – быстрый эффект. Минус – при несоблюдении рекомендуемых дозировок легко перекормить, устроить химический ожог или блокировку одних веществ другими, тем самым погубив растение вовсе.

Также садоводам доступны различные варианты удобрений по форме выпуска:

• Жидкие – растворы-концентраты, требующие разбавления с водой в определенных пропорциях и внесения с поливом или путем орошения.
• Порошковые растворимые. Их главное достоинство — длительный срок хранения без потери свойств.
• Гранулированные – вносимые в сухом виде, растворяющиеся постепенно с дождями и поливом.
• Палочки, таблетки – как и грануляты, высвобождающие активные вещества постепенно. Минус – неравномерность, а потому годятся только для резко ограниченного объема грунта, например, для комнатных растений.

По области использования удобрения делятся на:

• Универсальные – с составом, базирующимся на основных питательных элементах, необходимых растению на любом этапе жизни в примерно равных долях.
• Специальные – разработанные для конкретной культуры или определенной фазы жизни.
• Стандартные – учитывающие основные потребности большинства культур в ту или иную фазу цикла. При этом различают стандартные подкормки для цветущих и нецветущих растений.

Важный критерий – состав:

• Азотные подкормки, содержащие в качестве основного питательного компонента азот, в котором растения нуждаются в фазу активного роста и развития. Недостаток азота замедляет рост, вызывает пожелтение и опадание листвы
• Фосфорные – в качестве основного компонента выступает фосфор, особенно необходимый в фазу цветения и созревания.
• Калийные – источник калия, который необходим в примерно равных долях в обеих фазах цикла жизни. Калий помогает удерживать влагу и укрепляет иммунитет и стойкость к болезням.

Как использовать удобрения для растений: основные правила

Сильное влияние удобрений на рост и развитие растений прослеживается как при дефиците, так и при профиците или нарушенном балансе поступления питательных веществ. Поэтому необходимо знать как, чем и когда кормить:

• Категорически не рекомендуется превышать дозировку, особенно в случае с минеральными удобрениями.
• Удобрения вносятся в увлажненную, а не сухую почву.
• Не стоит подкармливать растения сразу после пересадки.
• Медленнорастущую культуру не «расшевелить» ударными дозами удобрений, наоборот, можно сильно навредить. А вот активно развивающимся растениям нужно больше питания.
• Удобрение для цветения вносится только с началом цветения.
• Универсальные подкормки в качестве дополнительного питания и профилактики дефицита, вносятся регулярно.
• Мало лишь кормить. Для того, чтобы удобрение подействовало, необходимо окружить растения благоприятными для их жизни условиями.

Соблюдать правила внесения подкормок необходимо еще и потому, что удобрения оказывают влияние не только на растения и микробиоту грунта, но и могут влиять на здоровье человека. Особенно актуально это для минеральных вариантов, даже несмотря на их, как правило, сбалансированность.

Как влияет удобрение на растение при избытке и дефиците

Еще на стадии планирования посева и выращивания необходимо запомнить, как влияет удобрение на растение. Эти знания помогут выбрать необходимые варианты подкормок, рассчитать оптимальный, эффективный и безопасный режим их введения, а также по внешним признаками оперативно оценивать ситуацию и принимать необходимые корректирующие меры.

Избыток питательных веществ

• Азот. Избыток этого элемента даже на стадии активного роста, когда, казалось бы, азота много не бывает, может стать причиной задержки цветения. Растение может вовсе не зацвести и, соответственно, не дать урожай. При этом окраска листвы и стеблей меняется с нормальной на темно-зеленую, а сами стебли становятся аномально крупными и толстыми.
• Фосфор. Профицит этого элемента, особенно в фазу вегетации, может стать в дальнейшем причиной резкого снижения количества и качества урожая. Зато само растение будет казаться довольно крупным.
• Калий. Излишний объем калия способен блокировать всасывание и усвоение азота, обеспечив таким образом серьезное голодание растения и невозможность развиваться.
• Кальций. Это, пожалуй, самый «безопасный» в плане передозировки микроэлемент. Куда хуже его недостаток.

Дефицит питательных компонентов

• Азот. Недополучение азота грозит болезненностью, бледностью и недоразвитостью. Часто рост вовсе останавливается, происходит постепенное пожелтение листвы и ее отмирание.
• Фосфор. Недостаток этого элемента становится причиной задержки роста и созревания плодов. Листва же может становиться темно-зеленой с голубоватым оттенком, при этом светлея по краям.
• Калий. Недостаток ведет к замедлению развития. Листва желтеет, сморщивается, закручивается, наблюдаются очаги частичного отмирания.
• Кальций. Дефицит негативно сказывается на развитии верхушек и корневой системы.
• Магний. Недополучая его, растение замедляет рост, листья светлеют, потом желтеют, иногда с бурыми или красноватыми пятнами с фиолетовым отливом на прожилках.
• Железо. Недостаток вызывает задержку развития и хлороз листвы вплоть до полного побеления.
• Медь. Недополучение видно по хлорозу листвы и аномальной кустистости растения.
• Бор. Недостаток этого элемента сопровождается отмиранием верхних почек  загниванием верхушек.

Влияние удобрений на человека

Избыточное внесение в грунт питательных веществ вызывает их накопление – как в грунте, так и в самом растении, а именно в используемых плодах. Как правило, это касается применения минеральных удобрений, откладывающихся в виде солей. Это может быть опасно для здоровья человека.

Некоторые химические элементы и их соли, попадая в растение или в организм человека, могут трансформироваться или же способствовать выработке отравляющих веществ. Как правило, в естественном виде и при разумном использовании удобрений, дозы этих токсичных веществ очень малы и безопасны, легко нейтрализуются либо выводятся.

А вот превышение доз вносимых удобрений может существенно снизить этот порог безопасности и вызвать отравление и развитие заболеваний.

Исследовательская работа » Влияние удобрений на рост и развитие растений на примере пшеницы»

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

Бобровская средняя общеобразовательная школа №1

Проект

Влияние удобрений на рост и развитие растений на примере пшеницы

Авторы: учащиеся 10 «А» класса Зезюков Иван Дмитриевич, Наговицин Александр Константинович

Научный руководитель: учитель биологии Котова Татьяна Ивановна

Начало работы: 28.01.2016

Конец работы: 27.02.2016

Бобров

2016 г.

Содержание

1. Введение

1.1. Актуальность

1.2. Цели и задачи

2. Теоретическая часть

2.1. Краткое описание пшеницы (Triticum aestivum)

2.2. Краткое описание удобрений

3. Методика работы

3.1. Таблица исследований

3.2. Анализ полученных данных

4. Выводы

4.1. Вывод об эффективности используемых удобрений

5. Список литературы

Введение

Актуальность проблемы:

В данный момент многими учеными многих стран написано немало литературы про повышение плодородия, но обычно выращивание культур берется в глобальных масштабах, и многие способы мелиорации и удобрения почв не подходят, допустим, для частного участка, или же для домашнего ботанического сада. В нашем же исследовании берутся способы, которые доступны каждому из вас. На примере пшеницы вида пшеница мягкая (лат. Triticum aestivum), мы исследовали влияние различных удобрений на растение, ее рост и развитие. Мы не рассматривали комплексные удобрения (смесь удобрений), но благодаря нашим исследованиям выяснили, какие же удобрения подходят лучше всего для большинства культурных декоративных и агрокультурных (для питания) растений, тем самым выявили с какими удобрениями ваш сад или огород зацветет в еще лучше и красивей. Т.к. пшеницу можно назвать «универсальным» растением, то результаты наших исследований найдут применение в выращивании многих других видов растений.

Методы исследования:

1. Анализ

2. Наблюдение

3. Эксперимент

Предмет исследования: Воздействие солей на рост и развитие растений

Объект исследования: Удобрения

Цель: Выяснить, какие из удобрений лучше всего влияют на рост и развитие растений, и выявить, какие из удобрений безопаснее всего.

Задачи:

1.Изучить теоретическую сторону вопроса
2. Посадить и вырастить растения
3. Провести эксперимент
4. Провести замеры растений после завершения эксперимента
5. Проанализировать полученные данные

Теоретическая часть

Ботаническое описание культуры

Растение достигает высоты 40—100 см, редко до 150 см. Соломина тонкая, полая внутри. Узлы голые или опушены лишь на ранних этапах жизни растения. Листовая пластинка 6—16 мм шириной, сначала мягкая, опушённая, но потом становится голой и жёсткой.

Старые соцветия безостые, 6-18 дюймов длиной, длина по крайней мере в 3 раза больше ширины. Оно густое и квадратное в поперечном сечении. Оси колоса отличаются ломкостью (отсюда название вида — пшеница мягкая). В месте соединения колосков второго порядка с главной осью нет пучков волосков. На верхушке соцветия расстояние между соседними колосками 4—8 мм. Колоски имеют приблизительно равную длину и ширину. Колосковая чешуя около 10 мм длиной, на конце имеют острый киль. Киль представляет собой короткий, тупо заканчивающийся зубец, направленный наружу. Цветковые чешуи безостые и имеют короткий зубец или же имеют ость длиной до 15 см. Опыление перекрёстное или самоопыление.

В процессе созревания плод (зерновка) плотно сжат нижней и верхней цветковой чешуёй, а по созреванию выпадает наружу. Эндосперм белый или стекловидный. Прорастание происходит только при температуре выше 4 °C.

Стандартный хромосомный набор пшеницы мягкой x = 7; у гексаплоидных разновидностей число хромосом 6n = 42.

Краткое описание удобрений

Сульфат аммония

Сульфат аммония – удобрение, вносится в качестве основного под различные культуры. Синтетический сульфат аммония белого цвета, а коксохимический – серый, синеватый или красноватый. Удобрение малогигроскопичное и при нормальных условиях хранения практически не слеживается, сохраняя хорошую рассеиваемость.

Физические и химические свойства

Сульфат аммония (NH₄)₂SO₄ – бесцветные кристаллы, плотность – 1,766 г/см³. При температуре выше +100°C разлагается с выделением аммиака NH₃и образованием сначала NH₄HSO₄, а впоследствии (NH₄)₂S₂O₇ и сульфаниловой кислоты.

Растворимость в воде: при 0°C – 70,5 г/100 г, при +25°C – 76,4 г/100 г, при +100°C – 101,7 г/100 г. Окисляется до N₂ под действием сильных окислителей, например, марганцевокислого калия KMnO₄.

Сульфат аммония содержит:

• азота по массовой доле в пересчете на сухое вещество – не менее 21 %;

• воды – 0,2 %;

• серной кислоты – не более 0,03 %.

Фракционный состав удобрения:

• массовая доля фракции размером более 0,5 мм – не менее 80 %;

• менее 6 мм – 100 %.

Рассыпчатость – 100 %.

Массовая доля остатка, не растворимого в воде, не превышает 0,02 %.

Применение

Сельское хозяйство

Сульфат аммония в сельском хозяйстве используют как основное удобрение под различные культуры.

Поведение в почве

При внесении в почву сульфат аммония быстро растворяется, и значительная часть катионов NH₄⁺ входит в почвенно-поглощающий комплекс. Одновременно в почвенный раствор переходит эквивалентное количество вытесненных катионов. При этом ион аммония теряет подвижность. Это устраняет опасность его вымывания при промывном режиме почв.

Находясь в обменно-поглощенном состоянии, ионы аммония хорошо усваиваются растениями. 

Вследствие нитрификации аммонийный азот переходит в нитратную форму. Скорость перехода аммонийного азота в нитратный зависит от необходимых для нитрификации условий: температуры, аэрации, влажности, биологической активности и реакции почвы. Одним из основных факторов, влияющим на скорость нитрификации, является степень окультуренности почв.

Переувлажнение и повышенная кислотность почв тормозят нитрификацию. Известкование кислых почв значительно ускоряет этот процесс. После превращения аммонийного азота в нитратный он приобретает все свойства нитратных удобрений. В результате процесса нитрификации в почве образуется азотная кислота и освобождается серная кислота.

В почве эти кислоты нейтрализуются, вступая во взаимодействие с бикарбонатами почвенного раствора и катионами почвенного поглощающего комплекса.

Нейтрализация минеральных кислот сопровождается использованием бикарбонатов почвенного раствора и вытеснением оснований из ППК водородом. Это ослабляет буферную способность почв и повышает их кислотность.

Однократное внесение сульфата аммония может и не повлиять на реакцию почвы. При систематическом использовании данного удобрения почвенная среда может значительно подкислиться. Степень подкисления увеличивается при меньшей буферной способности почв.

Способы внесения

Сульфат аммония более всего подходит для основного внесения. Но допустимо и применение для поверхностных подкормок озимых зерновых культур, сенокосов и пастбищ, а также фертигации.

Сроки внесения и способы заделки основного удобрения определяются свойствами почвы и климатическими условиями зоны.

Аммиачная селитра

Аммиачная селитра – это аммиачно-нитратное удобрение. Гранулированная аммиачная селитра менее гигроскопична, меньше слеживается при хранении, сохраняет хорошую рассеиваемость. Аммиачная селитра выпускается только с применением кондиционирующих добавок, содержащих магний, кальций, сульфат либо сульфат с фосфатом. Добавки с сульфатом и фосфатом требуют присутствия в удобрении поверхностно-активных веществ.

Физические и химические свойства

Гранулированное вещество с гораздо меньшей гигроскопичностью. Размер гранул – 1–4 мм. Удобрение содержит различные добавки для уменьшения слеживаемости. Конденсирующими веществами могут служить тонкоразмолотая фосфоритная мука, гипс, каолинит, нитрат магния и прочее. Эти добавки придают удобрению желтоватый оттенок. Фиксин, вводимый в качестве добавки, придает ему красноватый цвет.

Аммиачная селитра (удобрение) отвечает следующим требованиям:

• содержание азота в сухом веществе – не менее 34 %;

• содержание воды – не более 0,2–0,3 %;

• кислотность 10%-ного водного раствора – 4–5%;

• статистическая прочность гранул – 5–7 Н/гранулу;

• рассыпчатость – не менее 100 %.

Аммиачная селитра (удобрение) является окислителем. Пожароопасна. При температуре 210 °C и взаимодействии с серой, серным колчеданом, кислотами, суперфосфатом, хлорной известью и порошковыми металлами разлагается с выделением токсичных окислов азота и кислорода.

Применение

Сельское хозяйство

Аммиачная селитра применяется в качестве удобрения во всех приемах (основное внесение, припосевное внесение, подкормка) и под все сельскохозяйственные культуры.

Поведение в почве

В почве азот из аммиачной селитры легко поглощается микроорганизмами. После минерализации последних азот становится доступным для растений. Одновременно происходит растворение аммиачной селитры в почвенном растворе и вступление в реакцию с почвенно-поглощающим комплексом (ППК).

При обменном поглощении аммоний адсорбируется коллоидами почвы, а NO₃ образует соли щелочных или щелочноземельных металлов. 

При недостатке кальция на кислых подзолистых почвах внесение аммиачной селитры вызывает некоторое подкисление почвенного раствора. На почвах, богатых основаниями (сероземах и черноземах), даже систематическое внесение высоких доз аммиачной селитры подкисления почвенного раствора не вызывает.

Местное подкисление – явление временное, но может оказать отрицательное влияние на растения в самом начале роста.

Аммонийная часть селитры иногда может подвергаться нитрификации, что также приводит к временному подкислению почвы. Последующая денитрификация приводит к переходу части нитратного азота в газообразное состояние (N₂, N₂O, NO).

Способы внесения

Аммиачная селитра подходит для всех способов внесения: основного внесения, припосевного внесения, корневой подкормки и некорневой подкормки.

Поскольку это удобрение хорошо растворимо, его можно использовать и для фертигации – как самостоятельно, так и в водном растворе с другими удобрениями.

Аммофос

Аммофос – азотно-фосфорное комплексное сложное минеральное удобрение. Мало гигроскопичное, хорошо растворимое в воде. Применяется в основное и припосевное внесение, а также в качестве подкормки в течение вегетационного периода для различных культур. Получают путем нейтрализации фосфорной кислоты аммиаком.

Физические и химические характеристики

Аммофос содержит 10–12 % азота и 44–52 % фосфора. Массовая доля воды не превышает 1 %. Основной компонент удобрения – однозамещенный фосфат аммония (моноаммонийфосфат NН₄Н₂РО₄). Это наиболее устойчивый фосфат аммония из трех.

Физические характеристики

• При нагревании до 100–110°C потерь аммиака не наблюдается.

• Давление диссоциации при 100°C равно нулю.

• При 20°CC в 100 г воды растворяется 40,3 г.

• Значение pH 0,1-молярного раствора моноаммонийфосфата равно 4,4.

Рассыпчатость всех марок аммофоса – 100 %. Верхние пределы массовых долей общего азота и усваиваемогофосфора могут быть выше указанных. Для продукта, предназначенного для розничной торговли, прочность гранул и рассыпчатость не определяется и не нормируется.

Для аммофоса, как и для других сложных удобрений, характерна высокая степень концентрации основных питательных веществ – в данном случае азота и фосфора. При этом, балластных веществ нет вовсе. Это приводит к уменьшению общей физической массы удобрения как при транспортировке, так и при внесении в почву.

Внесение удобрения в почву способствует улучшенному снабжению молодых растений нужными элементами питания, в частности, азотом и фосфором. Это достигается благодаря концентрации гранул вокруг семян и корней рассады. Гранулы постепенно растворяются в почвенной влаге, что обеспечивает растения полноценным питанием в течение длительного времени, часто в течение всего вегетационного периода.

Применение

Сельское хозяйство

Аммофос в сельском хозяйстве применяется как азотно-фосфорное удобрение.

Зарегистрированные и допущенные к использованию на территории России в качестве удобрения марки аммофоса находятся в таблице справа.

Недостаток аммофоса

 – значительное превышение массовой доли усвояемого фосфора над долей общего фосфора. Это значительно ограничивает применение аммофоса, поскольку идеальное соотношение азота и фосфора в удобрении должно быть равно единице либо азота должно быть больше фосфора.

Поведение в почве

При внесении в почву основной компонент удобрения, однозамещенный моноаммонийфосфат (NН₄Н₂РО₄), диссоциирует в почвенном растворе на ион аммония – NH₄^+, фосфат-ионы – H₂PO₄^—, HPO₄^2- и PO₄^3-.

Ион аммония вступает в обменные реакции с катионами почвенного поглощающего комплекса.

В поглощенном состоянии аммоний хорошо доступен корневым системам растений. Кроме того, он малоподвижен, что уменьшает потери азота в результате вымывания в условиях обычного увлажнения.

Фосфат–ионы постепенно переходят в состав различных фосфорных соединений, характерных для конкретного типа почв. Из них наиболее доступен растениям фосфор, поглощенный твердой фазой почвы обменным (коллоидно-химическим) путем, а также соли ортофосфорной кислоты, поглощаемые растениями биологическим путем.

Кальциевая селитра

Кальциевая селитра (нитрат кальция, азотнокислый кальций) – нитратное удобрение (азот содержится в нитратной форме), содержащее 13–15 % азота. Кристаллическая соль белого цвета, отличается хорошей растворимостью в воде и высокой гигроскопичностью. Применяется под предпосевную культивацию, для подкормки растений во время вегетации. В настоящее время выпускается гранулированная кальциевая селитра, которая не гигроскопична и на воздухе не расплывается.

Физические и химические свойства

Кальциевая селитра (безводная соль) – бесцветные кристаллы с кубической решеткой.

Физические характеристики

• Плотность – 2,36 г/см³.

• Безводная соль плавится при температуре 561°C. При температуре 500°C начинается разложение с выделением O₂ и образованием нитрита кальция Ca(NO₂)_2, который затем распадается на CaO и NO₂.

• При температуре до 42,7°C кристаллизуется четырехводный кристаллогидрат, выше 54,6°C – безводный нитрат кальция.

• Растворимость в воде:

• Как безводная соль, так и кристаллогидраты нитрата кальция сильно гигроскопичны и расплываются на воздухе.

• Давление пара над 50%-ным раствором азотнокислого кальция в диапазоне температур от 70 до 110°C возрастает от 135 до 730 мм рт. ст, а над 75%-ным раствором в диапазоне 90–140°C возрастает от 90 до 740 мм рт. ст.

• Раствор концентрацией 77,9 % Ca(NO₃)₂ кипит при 143,3 °C под нормальным давлением и при 117°C под давлением 300 мм рт. ст.

Применение кальциевой селитры

Сельское хозяйство

Кальциевая селитра (безводная соль, гранулированная, четырехводная, жидкая и прочие формы) используется в качестве предпосевного удобрения и подкормокразличных овощных, плодовых и декоративных культур.

Особенности кальциевой селитры

Кальциевая селитра в форме безводной соли и кристаллогидратов нитрата кальция сильно гигроскопична и расплывается на воздухе.

Для уменьшения гигроскопичности кристаллическую соль смешивают с гидрофобными добавками (в частности, парафинистым мазутом).

Улучшение физических свойств кальциевой селитры достигается путем добавления к его концентрированному раствору в процессе производства 4–7% аммиачной селитры.

Гранулированные формы кальциевой селитры с добавлением аммонийного азота сохраняют все положительные качества безводной соли и кристаллогидратов. При этом уменьшается гигроскопичность удобрения и повышается массовая доля азота в составе удобрения.

Поведение в почве

Кальциевая селитра – физиологически щелочное удобрение. Растения в большем количестве потребляют анионы NO₃^—, чем катионы Ca⁺. Последние, оставаясь в почве, сдвигают реакцию в сторону подщелачивания. 

Катионы кальция быстро переходят в обменно-поглощенное состояние.

Анион NO₃^– образует с вытесненными из ППК комплексами азотную кислоту или различные растворимые соли. NO₃^—связывается в почве только путем биологического поглощения, что происходит исключительно в теплый период. Осенью и зимой биологическое поглощение отсутствует, и анион NO₃^– легко вымывается из почвы.

Способы внесения кальциевой селитры

Кальциевую селитру в форме безводной соли и кристаллогидратов нитрата кальция вносят в почву как в сухом виде, так и в качестве низкопроцентного раствора для некорневой, корневой подкормок, а также при фертигации в течение вегетационного периода. Концентрация раствора зависит от исходного состава и марки удобрения. При приготовлении раствора следует придерживаться рекомендаций производителя.

Кальциевая селитра гранулированная рекомендуется для корневых подкормок, некорневых подкормок и фертигации всех культур открытого и закрытого грунта как через системы капельного полива и дождевальные установки, так и для сухого внесения с использованием туковых сеялок и разбрасывателей. Некорневые подкормки проводят с применением опрыскивателей различной модификации.

Методика работы

После того, как пшеница была посеяна, мы поливали ее обычной водой в течение 10 дней. На 11 день начался полив растений удобрениями. Была выбрана 4,5% концентрация (9 грамм соли на 200 мл. воды). Полив продолжался 20 дней. На 30 день эксперимента были проведены измерения ростков пшеницы, оценено их состояние. На основании полученных нами данных была составлена таблица, в которой мы отобразили состояние особей, таблица размеров проростков, а также диаграмма, основанная на данной таблице.

Начало эксперимента

Спустя 1 неделю

Спустя 2 недели

Результаты исследования

Таблица исследований

В представлен

ной ниже таблице показаны размеры (в см.) проростков пшеницы. (по горизонтали показан порядковый номер проростка, а по вертикали- идентификационный номер удобрения)

Анализ полученных данных

Результаты анализа

1. Аммофос, самое подходящее удобрение для растений, т.к. он образовал крепкие, высокие стебли с развитыми внутренними органоидами (можно судить по цвету)

2. Сульфат аммония, средней крепости стебли, темно-салатный цвет, и средние листья.

3. Без удобрений, высокие стебли, но неравномерное развитие, тем самым широкие, но слабые стебли и светлый цвет.

4. Кальциевая селитра, узкие стебли, средний размер, темный цвет, но были характерные признаки обезвоживания.

5. Аммиачная селитра, слабые и небольшие стебли, салатный цвет, широкие листья.

Выводы

Как вы видите, самыми эффективными являются аммофос и сульфат аммония, они безопасны в определенных количествах и используются как удобрения в большинстве стран мира. Конечно в нашем черноземе тоже много питательных веществ, и не зря вода стоит на третьем месте в рейтинге. Осторожнее всего надо применять удобрения, в которых содержится кальциевая селитра, т.к. она может приводить к обезвоживанию и к гибели растения. Ну и конечно же стараться избегать или же очень осторожно применять аммиачную селитру, во-первых, потому что данный нитрат в отличие от аммофоса может крепко «осесть» в растении, а во-вторых крайне сложно рассчитать нужное количество, так как вещество может разлагаться в земле и образовывать уже вредные соединения.

Таким образом, мы можем с точностью сказать, что подойдет для огородных и декоративных растений в вашем саду, и какие удобрения применять, чтобы подкармливать растения. Как видите, для каких-либо видов растений не все удобрения полезны. Руководствуясь медицинской и агрономической литературой, мы выяснили, что в данных дозах удобрения безвредны для человеческого организма. Мы надеемся, что, покупая комплексные удобрения, вы будете руководствоваться нашей исследовательской работой, чтобы у вас были красивые и безопасные растения в вашем доме.

Список литературы

1. Зезюков Н.И. Научные основы воспроизводства плодородия черноземов ПГР, Воронеж, 1993 год.

2. Зезюков Н.И. Сохранение и повышение плодородия черноземов, полиграфическая фирма «Воронеж», Воронеж, 1999 год.

3. Гончаров Н.К, Кондратенко Е.Е. Происхождение, доместикация и эволюция пшениц, типография при институте цитологии и генетики СО РАН, 2008 год.

4. Минович М.А. Соли азотной кислоты, «Просвещение», Москва, 1964 год.

5. Олевский В.М. Технология аммиачной селитры, «Просвещение», Москва, 1978 год.

Влияние удобрений на рост и развитие растений

Знаменитый автор «Путешествий Гулливера» Джонатан Свифт 300 лет назад сказал, что тот, кому удастся взрастить два колоса на том месте, где рос один, заслужит вечную благодарность человечества. Сегодня 40-50 % прироста сельскохозяйственной продукции получают за счет минеральных удобрений. Как? Почему? И что же это за чудо — вещества?

Строительным материалом для любого живого организма, в том числе и для растения, служат определенные органические вещества. Растение находит эти вещества в почве и поглощает их в растворенном виде. Но вот незадача — чем лучше урожай был в этом году, тем беднее осталась после него земля и тем хуже урожай можно ожидать в будущем. Ежегодно с каждого гектара поля уносится в среднем около 22,2 кг азота, 8,7 кг оксида фосфора (V) и 25,8 кг оксида калия. А от наличия в почве достаточного количества этих веществ зависит не только продуктивность растений, но и их качество: содержание белка в зерне, крахмала в картофеле, сахара в свекле, прочность волокон хлопка и льна. Но и это ещё не всё. Это устойчивость посевов к заморозкам и засухе, сопротивляемость их вредителям, грибковым и бактериальным болезням.

Влияние 1 кг различных веществ на повышение плодородия почвы.

1 кг оксида калия К2О дает добавочный урожай

1 кг оксида фосфора дает добавочный урожай:

1 кг азота дает добавочный урожай:

Азот, калий и фосфор — именно их растениям нужно больше всего, и как раз их меньше всего остается в почве после уборки урожая.

Где же выход?

Вносить эти вещества искусственно. Издавна было замечено, что урожайность повышают навоз, птичий помет, торф, отходы боен и пивоварен. Эти так называемые органические удобрения используют и сегодня. Но, увы, нельзя полностью компенсировать потери жизненно важных элементов из почвы внесением только органических веществ. Получать азот, фосфор и калий из полезных ископаемых и вносить в землю в виде растворимых солей.

Минеральные удобрения

Азот в виде селитры стали вносить в почву, когда сам азот еще даже не был открыт. А к концу 19 века стали вносить природные соединения, никаким образом не очищенные и подвергшиеся единственной обработке- размолу, например: чилийская селитра NaNO3 , фосфоритная мука Ca3(PO4)2 , или сильвинит KCl*NaCl. У этих удобрений было одно достоинство- дешевизна, зато масса недостатков. Во-первых, мировые запасы чилийской селитры ограничены и сосредоточены практически в одном месторождении.

Во-вторых, в любой руде содержатся вредные вещества: фтор в фосфоритной муке, хлор в сильвините. И наконец, в-третьих, это дополнительные затраты для перевозки бесполезного балласта.

Азотные удобрения

У азотных удобрений тоже есть одно неоспоримое преимущество перед фосфорными: все нитраты , а также все соли аммония хорошо растворимы в воде. Наиболее распространенные азотные удобрения- сульфат аммония ( массовая доля азота 21%), нитрат аммония ( массовая доля азота – 35 %) и мочевина ( массовая доля азота- 46%).

Аммиачная селитра (Nh5NO3) – удобрение очень ценное, можно даже сказать уникальное- азот в нем содержится и в нитратной, и в аммонийной форме. Получается аммиачная селитра нейтрализацией разбавленной азотной кислоты газообразным аммиаком и дальнейшим упариванием полученного раствора с массовой долей азотной кислоты 98-99%.

Nh4 + HNO3 = Nh5NO3

Аммиачная селитра пригодна для удобрения любых почв, но представляет массу неудобства для людей. Во–первых, оно очень гигроскопично, поэтому быстро слеживается и становится непригодным для использования.

Во- вторых, нередко это удобрение становится даже опасным. Так, при температуре около 2200С аммиачная селитра взрывается.

Самое концентрированное твердое азотное удобрение (массовая доля азота 46 %) – знаменитый карбамид или мочевина. Это удобрение не только прекрасно усваивается растениями, но и может использоваться как азотная добавка к кормам животных. Производство карбамида – довольно сложный технологический процесс. Общее уравнение этой реакции:

2Nh4 + CO2 = (Nh3)2CO + h3O

Сульфат аммония ( (Nh5)2SO4 ) не может соперничать с двумя предыдущими удобрениями ни по содержанию азота, ни по универсальности применения. Многократное внесение этого удобрения приводит к закислению почв, поэтому его приходится нейтрализовать известью. Однако, у сульфата аммония есть одно преимущество – его дешевизна.

Калийные удобрения

В калии особенно нуждаются технические культуры: клевер, подсолнечник, лен, картофель, табак. Чаще всего эти удобрения получают из сильвинита (NaCl* KCl), карналлита (KCl* MgCl2* 6h3O) или каинита (KCl* MgSO4 * 3h3O).

К сожалению, ни одна из этих солей в чистом виде служить удобрением не может. Основой любого технологического процесса является выделение из руды хлорида калия.

Хлорид калия – самое концентрированное удобрение. Но содержащийся в нем хлор необходим далеко не всем растениям. Поэтому применение хлорида калия весьма ограничено.

Гораздо шире используются сульфат калия (K2SO4) и поташ (К2СО3). Последнее можно вносить только на зачисленные почвы — у него ярко выраженная щелочная реакция. К тому же поташ очень гигроскопичен. И все же его важное достоинство – отсутствие хлора перекрывает порой все его недостаток.

Фосфорные удобрения

Растения усваивают фосфор из почвы главным образом в виде фосфат – иона (РО43-). Различают три типа солей ортофосфорной кислоты — ортофосфатов: фосфаты, гидрофосфаты и дигидрофосфаты. Растворимость этих солей неодинакова. Поэтому растения по–разному усваивают из них фосфор. Из фосфатов и гидрофосфатов растворимы лишь соли щелочных металлов, зато дигидрофосфаты растворимы все без исключения.

Фосфора в почве может быть достаточно много, но содержится он в основном в виде труднорастворимых соединений алюминия и кальция.

На первый взгляд кажется, что , чем лучше растворимо удобрение, тем лучше оно усваивается растением. Однако такое удобрение может быть вымыто с поля первым же ливнем. Кроме того, немало сельскохозяйственных культур ( таких, как люпин, гречиха, горчица, горох) прекрасно усваивают труднорастворимый преципитат (СаНРО4) и даже фосфорит (3Са3(РО4)2 * СаF2). Дело в том, что эти растения из корневых волосков выделяют органические кислоты с рН 4-5, в которых «неподатливые» фосфориты растворяются значительно лучше, чем в воде. И все же основное требование, предъявляемое к фосфорным удобрениям, — растворимость.

Питательная ценность фосфорных удобрений условились выражать через массовую долю оксида фосфора (V).

Самое дешевое фосфорное удобрение – это тонко измельченный фосфорит – фосфоритная мука. Фосфор содержится в ней в виде нерастворимого в воде фосфата кальция Са3(РО4)2. Основную массу добываемых фосфорных руд перерабатывают химическими методами с использованием фосфорной или серной кислоты в кислые соли.

Простой суперфосфат — продукт обработки серной кислотой фосфорита или апатита: Са3(РО4)2 + 2Н2SO4 = 2CaSO4 + Ca(h3PO4)2.

Массовая доля оксида фосфора в простом суперфосфате не превышает 20 %. Этот не много. Кроме того, большую долю этого удобрения составляет «балласт» — сульфат кальция.

В другом фосфорном удобрении – двойном суперфосфате — в отличие от простого нет не усваиваемого растениями гипса. Производство этого удобрения связано с применением фосфорной кислоты вместо серной. Это исключает образование, каких- либо не усваиваемых растениями веществ.

Са3(РО4)2 + 4Н3РО4 = 3Са (Н2РО4)2

Массовая доля оксида фосфора в получающемся удобрении достигает 50%.

На основе фосфорной кислоты добавлением к ней избытка гашеной извести Са(ОН)2 можно получить еще одно фосфорное удобрение – преципитат, содержащий 27- 42 % фосфорного ангидрида.

2Н3РО4 + Са(ОН)2 = Са(Н2РО4)2 + 2Н2О

Са(Н2РО4)2 + Са(ОН)2 = 2СаНРО4 + 2Н2О

Комплексные удобрения

Преимущества комплексных удобрений очевидны — питательные вещества распределяются более равномерно, затраты на внесение значительно сокращаются, и поле не засоряется балластом.

В комплексных удобрениях составляющие их вещества должны входить в строго определенных пропорциях. Если какого-то элемента не будет хватать, растения будут болеть, снизится урожай; если же другого будет слишком много это также негативно скажется на развитии растения или же приведет к накоплению минеральных веществ с самом организме. Все многообразие почвенно — климатических зон можно обеспечить комплексными удобрениями. В двойных комплексных удобрениях часто встречается следующие отношения компонентов: азот : фосфор – 1 : 2,5 или 1: 4, фосфор : калий – 1 : 1 или 1 : 1,5, а в тройных азот : фосфор : калий – 1 : 1 : 1 или 1 : 1 : 1,5.

Классификация удобрений.

Элементы жизни

Азот входит в состав белка. Несмотря на изобилие азота в атмосфере, фиксировать его растения не умеют. Зато из почвы они могут получать азот в двух формах. Одна из них нитратная, т. е. в виде нитрат- иона -NO3 — , а другая- аммонийная- в виде аммиака.

Фосфор – элемент важнейшего органического соединения для любого организма аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Эта кислота служит аккумулятором энергии в живой клетке. Фосфор принимает активное участие в восстановлении и распаде углеводов, оказывая тем самым большое влияние на рост растения, его цветение и плодоношение.

Если листья бледнеют и отмирают, а стебель становится слабым и сгибается под собственной тяжестью, в «пище» растений почти наверняка не хватает калия. При недостатке этого элемента снижается интенсивность фотосинтеза, а дыхания, напротив, повышается. Калийные удобрения значительно повышают урожай пшеницы, зернобобовых и многих других сельскохозяйственных культур.

Азот, фосфор и калий — элементы, в которых растения нуждаются больше всего. Но эти, же элементы в самых больших количествах уносятся из почвы вместе с урожаем, и вновь ввести их в землю можно только с помощью минеральных удобрений.

Сера, как правило, содержится в почве в достаточных количествах и усваивается в виде сульфат — иона. Этот элемент входит в состав молекул некоторых аминокислот, составляющих растительные белки.

Что касается магния, то этот элемент входит в состав хлорофилла — и этим все сказано. Ведь хлорофилл – вещество, с помощью которого в растениях осуществляется фотосинтез! Но фотосинтез не будет осуществляться и без железа. Последний элемент нужно в небольших количествах, однако, карбонатные почвы часто не имеют даже необходимого минимума этого элемента, чтобы стать плодородными.

А вот недостаток кальция в почве будет сказываться на развитии и росте растений двояко. С одной стороны, кальций нужен и самому растению: без него не может развиваться корневая система. А с другой стороны, почва, лишенная кальция, станет кислой и потеряет способность удерживать питательные вещества.

Растениям нужны и многие другие элементы: бор, марганец, цинк, медь, молибден. Данные элементы называют микроэлементами, но и они крайне необходимы растениям, хоть и в гораздо меньших количествах. При недостатке бора снижается урожайность растений, их сопротивляемость болезням. Цинк способствует образованию в растениях витаминов и поглощению атмосферной углекислоты, повышает их морозоустойчивость, а марганец способствует образованию витамина С. Медь принимает активнейшее участие в окислительно — восстановительных реакциях, протекающих в живых клетках.

Опытный агрохимик и без всяких приборов почти наверняка скажет, какого элемента не хватает растению. Если нижние листья растения становятся бледно – зелеными, а потом уже все, начиная с верхушки, буреют и опадают, ему не хватает азота. А вот при недостатке фосфора нижние листья, наоборот становятся темно – зелеными и даже фиолетовыми. Не хватает магния — прежде всего желтеют листья, кальция — верхние побеги становятся белесыми, бора- растения перестают тянуться вверх, верхушка начинает ветвиться.

Примеры можно продолжать, но можно сделать уже и общий вывод: чтобы земля кормила нас, мы должны «кормить» землю, и пища это — всевозможные удобрения.

Экологический аспект использования удобрений

Однако технология внесения удобрений для получения максимального урожая и длительного поддержания плодородия почвы очень сложна и требует определенной экологической культуры.

Оптимальное соотношение между органическими и минеральными удобрениями, их дозировка, сроки внесения, способ и место внесения, использование полива и рыхления почвы, учет погодных условий – вот неполный перечень факторов, влияющих на эффективность применения удобрений.

Передозировка, неправильные сроки или способ внесения азотных удобрений приводит к накоплению в почве и, соответственно, в растениях нитратов, вредных в избыточных количествах для человека. Поверхостное и чрезмерное внесение удобрений приводит к смыву части этих веществ в реки и другие водоемы, отравлению воды, флоры и фауны. множество примеров нерационального обращения с удобрениями говорит о необходимости тщательного и серьезного выполнения всех работ в этой отрасли сельского хозяйства.

Комнатное растение колеус — как объект исследования

Для проведения исследовательской работы по выявлению влияния различных удобрений на рост и развитие растений нами было выбрано растение из семейства губоцветных – колеус. Многочисленные сорта колеусов происходят от нескольких видов, растущих в диком состоянии на острове Ява.

Летом это растение требует светлого, теплого помещения, частой пересадки в хорошую парниковую землю, обильной поливки и жидкого удобрения. В холодное время года колеус до того чувствителен, что с трудом может более или менее перезимовать в комнатах, при средней температуре 150С и самой умеренной поливке.

Красивее всех разновидности колеуса с красными или расписанными красным цветом листьями. У некоторых видов они достигают весьма больших размеров. Стебель ребристый, четырехгранный; листья располагаются супротивно. Цветы совершенно невзрачные и появляются обыкновенно у тех растений, которые терпят недостаток в питании. Размножение колеуса очень легкое, посредством черенков, укореняющихся за несколько дней.

Расчет массовой доли питательных компонентов

Массовую долю азота в удобрении рассчитывают так же, как и массовую долю элемента в каком- либо соединении с известной молекулярной формулой. Например, для определения массовой доли азота в натриевой селитре находят сначала относительную молекулярную массу вещества.

Mr (NaNO3) = 23 + 14 + 16*3 =85

Далее относительную молекулярную массу азота Ar (N) = 14 делят на относительную молекулярную массу соединения, и результат выражают в процентах:

W = = 16, 5 %

В результате расчетов получили следующие массовые доли азота в азотных удобрениях:

Название Химический Относительная Массовая удобрения состав молекулярная масса доля азота

Аммиачная селитра Nh5NO3 80 35

Карбамид (Nh5)2CO 64 43

Сульфат аммония (Nh5)2SO4 132 21

Натриевая селитра NaNO3 85 16,5

Кальциевая селитра Ca(NO3)2 164 17

При определении массовой доли P2O5 и K2O в удобрении нужно учитывать, что в самих удобрениях соединений, отвечающих этим формулам, нет, и поэтому расчет носит условный характер. Например, массовую долю P2O5 в двойном суперфосфате Са(Н2РО4)2 рассчитывают следующим образом: находят относительную молекулярную массу дигидрофосфата кальция:

Мr ( Са(Н2РО4)2 ) = 40 +1*4 + 31*2 + 16*8 = 234 и относительную молекулярную массу оксида фосфора P2O5 :

Мr(P2O5) = 31*2 +16*5 =142.

Зная молекулярную массу оксида фосфора и учитывая, что в молекулах обоих сравниваемых веществ содержится одинаковое число атомов фосфора (по два атома), делят второе число на первое и результат умножают на 100.

W= = 60,7 %

Название Химический Относительная Массовая удобрения состав молекулярная масса доля оксида фосфора %

Суперфосфат двойной Са(Н2РО4)2 234 60,7

Суперфосфат простой Са(Н2РО4)2 + 506 28

2 СаSО4

Фосфоритная мука Са3(РО4)2 312 45,5

Преципитат СаНРО4 *2 Н2О 172 41,3

Рассмотрим теперь, как определяют в удобрениях массовую долю К2О.

Пусть требуется найти массовую долю К2О, отвечающую чистому хлориду калия. Для этого находят относительную молекулярную массу хлорида калия:

Mr (KCl) = 39 +35,5 =74,5 и относительную молекулярную массу оксида калия:

Мr (К2О) = 39*2 + 16 = 94

Зная относительную молекулярную массу оксида калия и учитывая, что в молекуле хлорида калия один атом калия, а в молекуле оксида калия – два атома, необходимо разделить относительную молекулярную массу оксида калия на удвоенную относительную молекулярную массу хлорида калия и результат умножить на 100:

W= = 63,1 %

Название Химический Относительная Массовая

Удобрения состав молекулярная масса доля оксида калия %

Хлорид калия KCl 74,5 63,1

Сульфат калия К2SО4 174 54

Массовые доли питательных веществ комплексных удобрений рассчитывают аналогично для каждого вида и результаты суммируются.

Название Калиевая Аммофос Аммофоска Нитроаммофос Нитроаммофоска удобрения селитра

Химический (Nh5)2HPO4 + Nh5h3PO4(Nh5)2HPO4 + Nh5h3PO4 + Nh5h3PO4 +

состав KCl Nh5h3PO4 + Nh5NO3 Nh5NO3 + KCl

Относительная молекулярная 101 247 336,5 195 269,5

Массовая 13,8 17 12,5 14,4 10,4

доля азота %

Массовая доля 57,5 43,1 36,4 26,3

Массовая доля К2О % 46,5 — 14 — 17,4

Сопоставив значения рассчитанных массовых долей питательных элементов, мы выбрали наиболее ценные минеральные удобрения – карбамид , двойной суперфосфат, сульфат калия и аммофоска, приготовили слабые растворы этих солей (0,5 %).

Посадка растений и наблюдения за их развитием

10 апреля путем черенкования нами было посажено 5 растений. Для этого, мы отобрали черенки одинакового размера (с одинаковым количеством листьев). Растения посадили в и почву однородного состава. Через каждые три дня мы осуществляли полив и делали записи в журнале наблюдений.

В последнее время рекомендуется так называемые минеральные удобрения, состоящие из смеси различных солей. По большей части каждое из таких удобрений рассчитано на то, чтобы возместить или увеличить содержание в земле какого-нибудь определенного пищевого элемента. Нужно заметить, что если земля в горшках суха, то давать жидкое удобрение нельзя; в этом случае сначала землю поливают чистой водой, затем уже удобрением, и если есть основание думать, что последнее слишком сильно, то вновь чистой водой.

Необходимо помнить следующие два обстоятельства:

1) большинство удобрений обладают едкими свойствами;

2) растения могут усваивать питательные вещества лишь в весьма слабых растворах.

Из этого ясно, что жидкие удобрения, легко проникают к самым мелким корням и при неумеренном употреблении могут причинить большой вред. Поэтому удобрять следует слабо, а для усиления действия проводить более частые поливки. Наибольшее количество питательных веществ поглощается растениями в разгар лета, когда они находятся в периоде активного роста; с наступлением же периода отдыха и вплоть до начала нового периода роста не следует давать никаких удобрений.

Первое растение мы поливали раствором азотного удобрения, второе — фосфорного, третье — калийного, четвертое — комплексного, пятое — водой.

Обработка результатов исследования

Результаты исследований зависимости роста и развития растений от используемых удобрений представлены в виде таблиц и графиков.

Влияние удобрений на рост растений (см).

10 апр 13 апр 17 апр 20 апр 23апр 27 апр 2 мая

Азотные 6 6,5 7 9 10,5 12 13

Фосфорные 6 7 7 8 9 11 11

Калийные 6 6,5 7,5 8,5 9 10 11

Комплексные 6 7 8 9 10 11 12

Вода 6 6 6 6 7 8,5 8,5

Влияние удобрений на развитие растений (количество листьев).

10 апр 13 апр 17 апр 20 апр 23апр 27 апр 2 мая

Азотные 9 9 11 11 13 13 18

Фосфорные 9 10 10 14 14 15 24

Калийные 9 9 9 10 11 11 16

Комплексные 9 9 15 17 21 26 27

Вода 9 9 10 10 12 13 18

Как видно из первой таблицы, наиболее сильное влияние на рост растения оказывают азотное и комплексное удобрения.

Вторая таблица отражает благотворное влияние комплексного удобрения на увеличение количества листьев исследуемых образцов колеуса. Содержание калия и фосфора обеспечивает развитие и наращивание корневой системы, что способствует большему поступлению питательных веществ, а азот ускоряет дальнейшее развитие вегетативной органов.

Обобщение

1. Из проведенного исследования видно, что для нормального роста и развития растений необходимы минеральные вещества. Но усваиваться они могут только в растворенном виде.

2. Чистая вода хотя и не приводит к бурному росту, но способствует жизнедеятельности растений.

3. Полноценное развитие растений происходит при использовании комплексных удобрений.

4. Количество вносимых удобрений должно быть строго ограниченным, т. к. избыток минеральных веществ накапливается в почве, что негативно сказывается на развитии растений.

Влияние различных видов удобрений на рост и развитие овса посевного Avena sativa

Для нормального роста и развития растений необходимы различные элементы питания. По современным данным, таких элементов порядка 20, без которых растения не могут полностью завершить цикл развития и которые не могут быть заменены другими. Все питательные элементы делятся на макро- и микроэлементы [1; 2]. Макроэлементы представляют особую важность для роста и развития растений на всех стадиях жизненного цикла. К ним относят те, которые содержатся в культурах в значительных количествах — это азот, фосфор, калий. В последнее время некоторые исследователи стали относить серу в важнейшим элементам питания растений [3]. Например, азот способствует развитию зеленой массы растения и является главным ответственным за питание корней элементом; фосфор помогает развитию корневой системы, соцветиям и плодам; калий защищает от обезвоживания, укрепляет ткани и предупреждает преждевременное увядания цветков. Совместное применение серы и азота, увеличивает активность фермента нитратредуктазы, и поэтому растение лучше и быстрее поглощает азот [4; 5]. При их дефиците недостаток того или иного элемента питания негативно сказывается на урожайности. Но не всегда почва может обеспечить всеми необходимыми элементами. Это может произойти из-за истощения грунта, неграмотного севооборота, региональной скудности почвенного покрова. Вот почему так важно для восполнения дефицита макро- и микроэлементов, использовать сбалансированные комплексы удобрений. Сейчас спрос на минеральные удобрения растет с каждым годом, так как их использование предотвращает деградацию почвы. Например, в России в 2018 году аграрии вносили 56 килограммов питательных веществ на гектар [6], а в 2019 году потребление увеличилось на 0,8 %. Однако, темпы роста потребления азотных удобрений превышают увеличение потребления фосфорных и калийных удобрений [6]. Один из факторов, приводящих к такому дисбалансу потребления — сравнительная дешевизна азотных удобрений по сравнению с комплексными.

В этой работе будет проверено, как азотные и комплексные удобрения влияют на рост и развитие зерновых культур (на примере овса посевного), а также будет проверена возможность замены одного типа минеральных удобрений другим.

1.                 Экспериментальная часть

1.1. Материалы и методы

В качестве исследуемого растения был выбран овес посевной (Avena sativa). Семена растений высаживались в горшки, заполненные самостоятельно приготовленным субстратом из верхового сфагнового нейтрализованного (pH 5.5–6.5) торфа и перлита, в соотношении 1:1. Этот субстрат не содержал питательных элементов (N, P, K). Площадь каждого горшка составила 0.014 м². Параллельно было проведено 4 эксперимента, каждый в тройном повторе. В первом варианте удобрения не вносились, это был контрольный эксперимент. Во втором варианте внесли рекомендуемую [7, 8] дозировку 270 кг/га удобрения NS 30–7 («Уралхим»), что составило 90 кг азота/га или 0.5 г удобрения на горшок. Для третьего варианта приготовили бленд [10] из 2 видов удобрений: ДИАММОФОСКА NPK 10–26–26 и NS 30–7 («Уралхим»). Соотношение было рассчитано таким образом, чтобы получить дозу в 90 кг N/га, 60 кг Р/га и 60 кг К/га, являющуюся оптимальной для развития овса [7, 8, 9], т. е. 0.32 г NPK и 0.36 г NS на горшок. В 4 варианте было решено проверить, можно ли заменить комплексное удобрение азотным, применяя их в одинаковом количестве, поэтому было внесено 270 кг/га ДИАММОФОСКА NPK 10–26–26, т. е. 0.5 г на горшок.

Эксперимент продолжался 82 дня (09.06.2019–29.08.2019). Вес растений и семян измеряли с помощью электронных весов с точностью 0.001 г. Для измерения сухого веса растения предварительно высушивались в бытовой духовке 10 ч при t 60°С [11]. Индекс хлорофилла измеряли с помощью N-тестера Konica SPAD-502 [12]. Уровень сахара в зеленой массе растения был измерен с помощью портативного рефрактометра RHB-ATC 20, из сока, выдавленного прессом [11].

Статистический анализ проводили с помощью аналитической программы AnalyStat.

1.2. Результаты и обсуждение

Рис. 1. Влияние удобрений на длину побега

Первые три недели контрольные растения почти не отставали в длине, от растений, получавших только азот. Однако, затем отставание в росте статистически значимо замедлилось. Растения, получавшие полноценное питание (NS+NPK) уже с первых дней жизни статистически значимо опережают в длине контрольные растения. В первый месяц эксперимента, растение, удобренные NPK удобрениями, показали лучшую динамику роста, чем растения, получившие питание из NS удобрения, внесенного в том же количестве по весу. Однако, через 2 месяца эксперимента ситуация изменилась в пользу NS.

Рис. 2. Влияние удобрений на вес побегов

Рис. 3. Влияние удобрений на сухой вес побегов

Растения, получавшие только азотное питание, не продемонстрировали статистически значимой разницы в весе, в сравнении с контролем на протяжении всего эксперимента. При этом, растения, получавшие комплексное питание (варианты 3 и 4), демонстрировали существенную прибавку как в сыром, так и в сухом весе, на протяжении всего эксперимента. Однако, между этими вариантами, статистическая разница не наблюдалась. Через два месяца эксперимента, наблюдалось снижение сырого веса в контрольном варианте и варианте с NS (1 и 2 варианте), статистический анализ показал, что снижение сырого веса было незначительным в варианте с NS и значительным в контрольном варианте. По-видимому, это связано с отмиранием нижних листьев у растений в данных вариантах, что нашло визуальное подтверждение.

Рис. 4. Влияние удобрений на уровень хлорофилла

Через три недели после посадки, уровень хлорофилла был значимо выше во всех трех вариантах с удобрениями, чем в контрольном. На протяжении всего эксперимента наблюдалось некоторое падение уровня хлорофилла у всех растений. Самое существенное падение показали контрольные растения и растения из 4 варианта. Следует отметить, что в 4 варианте было самое маленькое количество добавленного азота. Но даже этого небольшого количества азота хватило, чтобы предотвратить катастрофическое падение хлорофилла через 2 месяца, которое наблюдалось у контрольного эксперимента. На 40–60 дни эксперимента, растения, получившие оптимальную дозу азота (варианты 2 и 3), не показывали ощутимо значимой разницы. Эти наблюдения показывают, что главный вклад в синтез хлорофилла дает азот.

Рис. 5. Влияние удобрений на уровень сахара в зеленой массе

Измерение количества сахара в зеленой массе растений показало, что его количество значимо не меняется ни в одном из вариантов.

Рис. 6. Влияние удобрений на урожайность (вес зерна)

Растения, получавшие только азотное питание, не смогли превзойти в урожайности контрольные растения. А растения, получавшие комплексное питание (варианты 3,4) продемонстрировали очень высокие показатели урожайности (в 2–3 раза больше). Но между этими вариантами значимой разницы замечено не было.

Выводы

1. 
                 Внесение любых удобрений положительно влияет на рост и развитие растений.
2. 
                 Только азотное питание не может обеспечить существенную прибавку в весе. Для этого необходимо калийное и фосфорное питание.
3. 
                 Более дешевые азотные удобрения не могут полноценно заменить комплексные.
4. 
                 Для синтеза хлорофилла жизненно необходим азот, а не фосфор
5. 
                 или калий.
6. 
                 Удобрения не влияют на содержание растворимых углеводов в зеленой массе овса.
7. 
                 Комплексное питание обеспечивает экономически выгодный прирост урожайности.

Литература:

1. 
                 Свободная энциклопедия «Википедия». https://ru.wikipedia.org/ (Дата обращения: 17.09.2019)
2. 
                 В. Г. Минеев, В. Г. Сычев, Г. П. Гамзиков и др. Агрохимия. Под ред. В. Г. Минеева — Изд-во ВНИИА имени Д. Н. Прянишникова, 2017. — 854с.
3. 
                 Н. Н. Третьяков, Б. А. Ягодин, А. М. Туликов. Основы агрономии — Издательский центр «Академия», 2003–360c
4. 
                 Halliday, D.J. and Trenkel, M.E. 1992. World fertilizer use manual. International Fertilizer Industry Association, Paris, 632 p.
5. 
                 Jamal, A.; Moon, Y.S. and Abdin, M.Z. 2010. Sulphur — a general overview and interaction with nitrogen. Australian Journal of Crop Science, № 4(7): 523–529.
6. 
                 Т. Карабут. Накормить землю. Что мешает российским аграриям увеличивать потребление минеральных удобрений. Агроинвестор. 3 июля 2019.
7. 
                 В. Е. Ториков, Т. И. Писарева, С. И. Зеленская, Л. М. Сидоренко. Биологические основы агрономии — Издательство Брянский ГАУ, 2015–234c
8. 
                 Н. Н. Третьяков, Б. А. Ягодин, А. М. Туликов. Основы агрономии — Издательский центр «Академия», 2003–360c.
9. 
                 H. W. Ohm. Response of 21 Oat Cultivars to Nitrogen Fertilization. 1976. Agronomy Journal, том 68 (№ 5), стр. 773–775
10. 
             Е. Я. Мельников, В. П. Салтанова, А. М. Наумова, Ж. С. Блинова. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений: Учебник для техникумов — М.: Химия, 1983–432c.
11. 
             Н. Н. Третьяков. Практикум по физиологии растений — М.: Агропромиздат, 1990–27
12. 
             А. Б. Хорошкин. Применение прогрессивных технологий минерального питания растений: сб. материалов. — Краснодар: Издательство Stadtgespraech, 2006.

Влияние удобрений на растения, рекомендации по применению

Разным растениям для полноценного питания необходимы одни и те же элементы. Отличия состоят лишь в пропорциях, количестве и динамике их потребления в течение вегетационного периода. При этом эффективность удобрений зависит от комплекса факторов, в числе которых температурный и световой режим, обеспеченность влагой, кислотность и физическое состояние почвы.

Как удобрения влияют на растения

По характеру воздействия различают:

• удобрения прямого действия, применение которых сопровождается непосредственным улучшением питательного режима. К ним относятся все минеральные и хорошо разложившиеся органические удобрения, жидкие комплексные концентраты, хелаты.
• косвенные удобрения, которые воздействуют через улучшение общего состояния почвы и преобразование питательных веществ из труднодоступных форм в усваиваемые. В эту группу входят бактериальные препараты, сидераты, а также известковые материалы, которые применяются для снижения кислотности почвы.

Направленность прямого воздействия обусловлена составом, количественным содержанием и соотношением питательных веществ в удобрении. Связано это с тем, что каждый из элементов является незаменимым, выполняет специфическую функцию и стимулирует разные процессы.

Рассмотрим, какую роль в питании играют основные элементы:

• азот (N) – входит в состав белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла, большинства витаминов, ферментов и других органических соединений, без которых не могут протекать важные процессы обмена веществ. При достаточном азотном питании растения имеют интенсивный зеленый цвет, формируют мощные стебли, листья и развитые органы плодоношения, хорошо растут и кустятся.

Однако избыток азота и его существенное преобладание над другими элементами приводит к одностороннему наращиванию зеленой массы и негативно влияет на созревание плодов, клубней и корнеплодов;

• фосфор (Р) – имеет исключительное значение для энергетического и углеводного обмена, фотосинтеза и дыхания, деления и размножения, синтеза органических веществ (белка, сахара, крахмала).

Усиленное фосфорное питание сопровождается ускоренным созреванием растений и активным образованием репродуктивных органов.

• калий (К) – повышает обводненность клеток и вязкость клеточного сока, нормализуя метаболизм и поднимая сопротивляемость растений засухе. Элемент важен для азотного и углеводного обмена, способствует накоплению крахмала в картофеле и сахара в корнеплодах, укреплению стеблей.

При достаточном калийном питании у растений повышается устойчивость к болезням, морозам, полеганию.

Влияние удобрений в разные периоды роста растений

На протяжении вегетации растений выделяют такие периоды:

• максимального поглощения, в которые происходит наиболее интенсивное потребление элементов питания и активный рост надземных органов;
• критического поглощения, когда количество поглощаемых веществ небольшое, но дефицит даже одного элемента может привести к резкому замедлению обмена веществ и снижению урожайности.

Общие для большинства растений особенности режима питания следующие:

1. В начальный период роста, сразу после появления всходов молодые растения должны быть обеспечены комплексным питанием NPK. При этом важно особенное значение уделить легкорастворимому фосфору. Его недостаток в почве в этот период может сопровождаться критическими необратимыми последствиями и угнетением развития.

Для создания оптимального питательного режима в этот период практикуют локальное внесение удобрений (в рядки или лунки при посеве/посадке).

1. Потребность азота резко возрастает в период формирования надземной зеленой массы, поэтому при первых признаках азотного голодания проводятся подкормки (по листу или под корень).
2. Фазы цветения и плодоношения сопровождаются существенным снижением уровня поглощения азота и ростом потребления калия-фосфора. В этот период корневая система уже хорошо развита и может поглощать питательные элементы, внесенные осенью под вспашку или перекопку.

Общие рекомендации по удобрению основных культур

Многие почвы содержат значительные запасы макроэлементов, но большей частью в труднодоступных формах. Поэтому после внесения легких для усвоения веществ процессы метаболизма ускоряются, а продуктивность растений повышается.

Рассмотрим, как создать благоприятный питательный фон для основных овощных культур.

1. Картофель.

Из-за слаборазвитой корневой системы он хорошо отзывается на внесение азотно-фосфорных или гранулированных комплексных удобрений в лунки при посадке.

Максимальный период поглощения приходится на фазу бутонизации и цветения, когда усиленно наращивается ботва и начинается клубнеобразование. В этот период он должен быть хорошо обеспечен сбалансированным минеральным удобрением (NPK), но без избытка азота, который приводит к интенсивному наращиванию ботвы в ущерб формированию клубней.

Благотворно на урожайность влияет совместное внесение навоза (200 кг на сотку) и фосфорно-калийных туков под осеннюю вспашку.

      2. Томаты

Эта культура формирует мощные корни и может потреблять питательные элементы из глубоких слоев почвы. Тем не менее, томат чутко реагирует на внесение осенью органики (из расчета около 100 кг на сотку) совместно с фосфорно-калийными удобрениями.

Азотные удобрения применяют под весеннее культивирование (рыхление) грунта в умеренных дозах.

Томат хорошо отзывается на корневые и листовые подкормки комплексными удобрениями, которые проводят через 3 недели после высадки рассады на грядки и повторяют в период интенсивного образования плодов.

      3. Капуста

После высадки рассады капуста нуждается в усиленном азотном питании, а во время максимального потребления (в фазу формирования кочана) — в фосфоре и калии. Под осеннюю вспашку рекомендуется внесение органики в виде перепревшего навоза или компоста.

     4. Перец

Оптимальная схема для него заключается в осеннем применении перепревшего навоза (300-400 кг на 1 сотку), который дополняют фосфорно-калийными удобрениями. Потребность в азоте удовлетворяется за счет весеннего предпосадочного внесения и последующих подкормок.

Чрезмерные дозы азота пагубно сказываются на плодоношении: образуется мощная вегетативная масса, но снижается количество и качество плодов.

     5. Огурец

Позитивное влияние на урожайность и качество урожая оказывают в первую очередь фосфор и калий. Огурец хорошо реагирует на комплексные подкормки в период плодоношения. Чтобы не допускать буйного разрастания листовой массы, образования пустот и накопления нитратов в плодах не допускается одностороннее питание азотом.

Достойный эффект от внесения удобрений под любые культуры и на разных почвах достигается только при условии соблюдения ряда других агротехнических мер. При должном уходе за грядками, регулярных нормированных поливах и благоприятных погодных условиях их применение обязательно дает ощутимые результаты.

Влияние удобрений на рост и продуктивность эфиромасличных и лекарственных растений в Крыму Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

8. Erdman R. P. American Camellia Catalog. 1949-1953.-http://www.atlanticcoastcamellia society.org — Searched on 10 June 2018.

9. Hume H. Camellias in America. — Pennsylvania: MC Farland, 1946.- 350 pp.

10. International camellia register.- https://internationalcamellia.org. — Searched on 10 June 2018.

11. Nomenclature des camellias.- http://www.camellias.pics — Searched on 10 June

2018.

12. Numerical Index of Australian Registered Camellias. International Camellia Society (Australia).- http://camelliasaustralia.com.au — Searched on 10 June 2018.

13. Remotti D. Identification and morpho-botanic characterization of old C. japonica cultivars grown in historic gardens of the Lake Maggiore (Italy). — Acta Horticulturae. 2002.572: 179-188.

14. Web Camellia Register.- http://camellia.unipv.it- Searched on 10 June 2018.

15. WilmotR. J. Early American camellias.- American Camellia Society. 1947.- p.25

Статья поступила в редакцию 22.08.2018 г.

Soltani G.A., Gulanyan T.A., Kiriya I.V., Malyarovskaya V.I., Aznaurova Z.U. Valuable features for determination of cultivar identity of japanese camellia (Camellia japonica L.) // Bull. of the State Nikit. Botan. Gard. — 2018. — № 128. — P. 62-70.

More than 200 cultivars of Camellia japonica L. of Asian, Australian, European and American selection have been introduced on the Black Sea Coast of the Caucasus since the end of the XIX century. The main studies were carried out in Batumi (Georgia). For various reasons, C. japonica cultivars remain without taxonomic identification in other coastal dendrological collections. The challenge lies in the ambiguous understanding of their description given in national literature. There are names of cultivars with spelling errors, synonyms and homonyms. Different variants of cultivar characteristics used in the world practice were studied. As a result of the study of the cultivar diversity of C. japonica the morphometric and phenological features of the samples were specified and the description card of the cultivar was made, which was tested in determining the white-flowered polypetal camellias.

Key words: cultivar description; morphological characteristics; Camellia japonica; Black Sea Coast of the Caucasus; identification of the collection

АГРОЭКОЛОГИЯ

УДК 633:81:582.929.4:631.559(477.75) DOI: 10.25684/NBG.boolt.128.2018.09

ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ НА РОСТ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ЭФИРОМАСЛИЧНЫХ И ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ В КРЫМУ

Таисия Ивановна Орёл

Никитский ботанический сад — Национальный научный центр РАН 298648, Республика Крым, г. Ялта, пгт Никита E-mail: [email protected]

Исследовали влияние разных сочетаний удобрений (органических, минеральных) на мяту полевую, монарду дудчатую, чабрец бороздчатый, многоколосник фенхельный и майоран садовый, которые растут при подпочвенном орошении. На ростовые показатели растений больше влияют органические удобрения, на накопление эфирного масла — минеральные. Компонентный состав эфирного масла под влиянием разных удобрений также изменяется.

Ключевые слова: эфиромасличные и лекарственные растения; органические удобрения; минеральные удобрения; эфирное масло

Введение

Южный берег Крыма (ЮБК) по своим агроклиматическим условиям благоприятен для возделывания ценных эфиромасличных и лекарственных растений. Сумма активных температур выше 100С равна 36550, выше 150С — 29100; годовое количество осадков 430 мм, в вегетационный период — 200 мм. Засушливый жаркий климат (гидротермический коэффициент Селянинова (ГТК) в летние месяцы не превышает 0,6-0,7) и дефицит поливной воды заставляет использовать экономичные локальные способы орошения сельскохозяйственных культур, такие как капельный, подпочвенный. Они дают возможность поддерживать необходимый растению порог влажности почвы в корнеобитаемом слое. Увлажнение почвы позволяет наиболее эффективно использовать удобрения. Применение органических удобрений при орошении не только обеспечивает почву питательными веществами, но и способствует восстановлению ее структуры, повышает ее влагоёмкость.

Целью исследований было выявить реакцию орошаемых эфиромасличных и лекарственных растений на применение различных сочетаний удобрений.

Материал и методы исследования

На опытном участке с использованием подпочвенного орошения и удобрений (органических, минеральных и в комплексе) на ЮБК в Никитском ботаническом саду изучались культуры: мята полевая (Mentha arvensis L.. Четвертый — минеральные удобрения: Ni6Pi6Ki6. Удобрения вносились в начале вегетационного периода. Норма удобрений рассчитывалась после проведения химических анализов образцов почвы корнеобитаемого слоя. Схема опыта представлена на рис.

5 ■g» ■

(D

IN р

fr

о

о 5

.CD. .

-S <ъ

о

-s-

а

I—

го

Si

А. навоз

Рис. Схема опыта по изучению влияния удобрений на рост и продуктивность

эфиромасличных растений

Проводились фенологические исследования, определялись показатели роста (высота куста, масса куста, количество побегов), хозяйственно-ценные признаки, изучались морфологические признаки, развитие вегетативных и репродуктивных органов. Определялась массовая доля эфирного масла в период цветения, рассчитывались урожайность и сбор эфирного масла с единицы площади, определялся компонентный состав масла вегетативно размноженных культур.

Для фенологических наблюдений использовали методику И.Н. Бейдемана с некоторыми изменениями и дополнениями применительно к культуре. Биометрические измерения, расчеты урожая, сбора эфирного масла с единицы площади проводили по общепринятым методикам. [2]. Массовую долю эфирного масла определяли гидродистилляцией на аппаратах Клевенджера [3], компонентный состав эфирного масла — методом газожидкостной хроматографии на приборе Agilent Technology 6890N с масс-спектрометрическим детектором 5973N. Данные подвергались статистической обработке [1].

Результаты исследования

Биометрические измерения растений мяты полевой показали, что при внесении только органических удобрений средняя высота куста была больше высоты контрольных растений на 44%, при внесении минеральных удобрений — на 34%, а при внесении комплекса удобрений (органических и минеральных) — на 37% , В первом и третьем вариантах урожай сырья по сравнению с контролем увеличился вдвое, в варианте с минеральными удобрениями прибавка урожая составила 50%. На интенсивный рост растений мяты большее влияние оказали органические удобрения, причем масса куста росла за счет увеличения количества побегов. Различия между вариантами достоверны (табл. 1). В варианте с минеральными удобрениями массовая доля эфирного масла увеличилась на 54%, с органическими — на 40%, т.е. наибольшее влияние на накопление эфирного масла мяты полевой оказали минеральные удобрения. Сбор эфирного масла во всех вариантах с внесением удобрений в 2 раза выше контроля, в варианте с добавлением органики за счет увеличения надземной массы растений.

На рост растений монарды дудчатой также значительное влияние оказало внесение органических удобрений. В вариантах с внесением органики и в комплексе с

минеральными удобрениями растения превышали контроль по таким показателям, как высота куста — на 24-28%, масса куста — на 66%. Увеличение урожая происходило за счет роста количества побегов. Массовая доля эфирного масла в фазе массового цветения в варианте с органикой на 27% выше контроля, в варианте с комплексом удобрений — на 40%. На массовую долю эфирного масла больше повлияли органические и минеральные удобрения в комплексе.

Органические удобрения и их комплекс повлияли на более интенсивный рост растений чабреца бороздчатого. Их высота их при внесении органики отдельно и в комплексе с минеральными удобрениями увеличивалась на 37-40%, при внесении только минеральных удобрений — на 20%; длина соцветий при внесении органики была больше на 40%, комплекса удобрений — на 30%, минеральных — на 14%. На накопление эфирного масла чабреца удобрения не повлияли. Но за счет увеличения надземной массы растений сбор эфирного масла с единицы площади вдвое превышал контроль. Оптимальным для получения большего урожая сырья и эфирного масла чабреца бороздчатого является комплексное внесение удобрений.

Аналогичные результаты получены при изучении влияния удобрений на многоколосник фенхельный (табл. 1, 2). Внесение как органики, так и смеси органических и минеральных удобрений позволило получить растения, высота которых превышала контрольные почти на 40%., только минеральных удобрений — на 20% . Средняя масса одного куста максимальной была в варианте с применением органических удобрений и втрое превышала контроль, несколько меньше — в варианте с комплексным внесением удобрений, в варианте с минеральными удобрениями вдвое отличалась от контроля. Такая же закономерность прослеживается во всех вариантах по длине соцветий и их количеству. На увеличение надземной массы куста сильнее влияет внесение органических и комплекса удобрений в основном за счет увеличения количества побегов [7]. На накопление эфирного масла многоколосника сильнее повлияли минеральные удобрения. Но за счет значительной прибавки урожая в вариантах с применением органики сбор эфирного масла превышал контроль более чем в 3 раза.

Определение компонентного состава эфирного масла мяты полевой позволило идентифицировать 30 компонентов, основными из которых являются монотерпеновые соединения: карвон (55-75%), лимонен (13-16%), транс-дигидрокарвон (5-12%), цис-дигидрокарвон (4-8%), дигидрокарвил-ацетат (1-5%). Наблюдаются значительные изменения в составе эфирного масла по сравнению с контролем. В масле растений, выращенных на органических удобрениях и с комплексным применением органических и минеральных удобрений, процентное содержание основного компонента карвона осталось на том же уровне (64-66%), вдвое снизилось содержание лимонена, удвоилось содержание цис-дигидрокарвона и транс-дигидрокарвона, снизился процент сесквитерпенов. При внесении минеральных удобрений содержание карвона снизилось на 26%, 1,8-цинеола увеличилось в 1,8 раза, а содержание дигидрокарвона и транс-дигидрокарвона осталось на прежнем уровне, почти в 3 раза уменьшилось содержание сесквитерпенов [5].

Таблица 1

Показатели роста лекарственных растений при применении удобрений

Культура Варианты Высота Количество Масса куста,

опыта куста, см побегов, шт. г

контроль 47,0±1,21 51,2±1,11 185,7±1,26

Mentha arvensis L. орг. удобр. 67,7±1,10 100,6±1,57 390,5±1,32

комплекс 64,3±0,88 94,1±1,36 377,0±1,22

минер. удобр. 64,3±1,10 71,3±1,66 285,0±1,60

Monarda fistulosa L. контроль 52,5±1,22 11,5±1,10 138,0±1,25

орг. удобр. 67,7±1,12 15,8±1,58 166,0±1,32

комплекс 65,3±0,89 14,3±1,36 230,0±1,24

минер. удобр. 60,8±1,11 12,4±1,67 190,0±1,61

Thymus striatus Vahl. контроль 23,1±1,12 10,5±1,10 169,0±5,60

орг. удобр. 31,7±1,25 17,0±1,19 296,0±7,80

комплекс 32,6±1,30 19,0±1,41 347,1±6,50

минер. удобр. 27,7±1,41 14,0±1,28 203,2±7,11

Agastache foeniculum контроль 109,2±0,90 10,1±0,50 89,7±1,38

Pursh. O. Kuntze орг. удобр. 130,6±0,95 18,2±0,90 258,7±1,89

комплекс 151,8±0,86 22,0±1,20 248,6±1,60

минер. удобр. 131,1±0,89 14,1±1,10 207,1±2,50

Таблица 2

Сравнительная характеристика хозяйственно-ценных показателей _лекарственных растений при применении удобрений_

Культура Варианты опыта Урожай сырья Массовая доля эфирного масла, % Сбор эфирного масла, кг/га

г/куст кг/м2 ц/га на сырую массу, % на сухую массу, %

Mentha arvensis L. контроль 188,7 1,13 113,0 0,60 1,80 67,8

орг. удобр. 392,5 2,36 236,0 0,87 2,57 141,6

комплекс. 379,0 2,27 227,0 0,60 1,75 136,2

минер. удобр. 286,0 1,71 171,0 0,95 2,78 162,5

Monarda fistulosa L. контроль 138,0 0,69 69,0 0,70 1,77 48,3

орг. удобр. 166,0 0,83 83,0 0,75 2,25 66,4

комплекс 230,0 1,15 115,0 0,75 2,48 86,3

минер. удобр. 190,0 0,95 95,0 0,80 2,28 71,3

Thymus striatus Vahl. контроль 169 0,85 85,0 0,60 2,00 50,0

орг. удобр. 296 1,48 148,0 0,60 2,04 89,9

комплекс 347 1,74 174,0 0,60 2,05 105,4

минер. удобр. 203 1,02 102,0 0,60 1,98 61,2

Agastache foeniculum Pursh. O. Kuntze контроль 89,7 0,45 45,0 0,30 1,00 13,5

орг. удобр. 257,7 1,29 129,0 0,40 1,28 51,6

комплекс 238,5 1,20 120,0 0,50 1,93 60,0

минер. удобр. 205,0 1,03 104,0 0,45 1,48 46,4

Majorana hortensis Moench контроль 56,3 0,28 28,0 0,45 1,20 13,5

орг. удобр. 123,6 0,62 62,0 0,45 1,43 40,0

комплекс 95,0 0,48 48,0 0,43 1,36 28,6

минер. удобр. 84,3 0,35 35,0 0,47 1,54 22,4

В эфирном масле монарды дудчатой идентифицирован 22 компонента, основные — тимол (38-79%), у-терпинен (6-9%), пара-цимен (7-11%), метилкарвакрол (5,5-6%). Отмечены различия в биохимическом составе масла по вариантам опыта. В вариантах с внесением удобрений содержание тимола увеличилось на 11-13%, соответственно

снизилась массовая доля пара-цимена, так они находятся в противофазе. Изменения содержания остальных компонентов незначительны.

В эфирном масле чабреца бороздчатого идентифицировано более 25 компонентов (табл. 3), основные — тимол (45-50%), цимен (16-20%), у-терпинен (4,34,7%), кариофиллен (5,3-5,9%), линалоол (2,4-3,7%). В варианте с внесением органики содержание тимола снизилось на 9%, с внесением минеральных — возросло на 9%, в варианте с комплексным внесением удобрений осталось прежним.

Применение минеральных и органических удобрений влияет на изменение компонентного состава эфирных масел всех изучаемых культур, особенно мяты полевой. Каждый вид растений реагирует по-разному. NJ6P16K16

а-туйен 0,43 0,81 0,62 0,61

а-пинен 0,26 0,52 0,42 0,39

камфен 0,29 0,61 0,42 0,45

Р-пинен 0,11 0,19 0,16 0,14

1-октен-3-ол 0,59 0,69 0,55 0,51

мирцен 0,71 1,15 1,08 0,91

а-терпинен 0,59 0,95 0,96 0,83

цимен 17,37 19,11 18,21 14,91

лимонен 0,44 0,54 0,54 0,42

1,8-цинеол 1,24 1,33 1,19 0,92

у-терпинен 4,36 6,06 6,65 5,77

транс-сабиненгидрат 1,35 1,11 0,99 1,14

линалоол 3,61 3,20 3,00 2,47

камфора 1,85 1,97 1,42 1,52

борнеол 2,66 2,61 2,16 2,13

терпинен-4-ол 1,60 1,38 1,35 0,92

а-терпинеол 0,34 0,28 0,28 0,21

метилкарвакрол 2,50 2,08 2,09 1,70

тимол 47,85 43,97 46,25 52,27

карвакрол 2,52 2,35 2,38 2,98

кариофиллен 5,76 5,37 5,90 5,62

гумулен 0,25 0,21 0,24 0,26

гермакрен D 0,68 0,72 0,74 0,86

Р-бисаболен 0,30 0,34 0,35 0,46

кариофилленоксид 0,84 0,70 0,54 0,72

Выводы

При изучении влияния различных сочетаний удобрений на рост, развитие и продуктивность эфиромасличных растений выявлены следующие закономерности: органические удобрения значительно влияют на увеличение надземной массы растения в основном за счет увеличения количества побегов, а минеральные удобрения оказывают большее влияние на увеличение массовой доли эфирного масла и его качественный состав. У всех изучаемых видов эфиромасличных растений применяемые мероприятия не привели к ухудшению химического состава эфирного масла,

содержание основных компонентов, определяющих его качество, осталось неизменным. Оптимальным можно считать внесение удобрений в комплексе.

Список литературы

1. Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ. — М.: Мир, 1982. — 488 с.

2. Бейдеман И.Н. Методика изучения фенологии растений и растительных сообществ. — М.: Наука, 1974. — 280 с.

3. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Смирнова-Иконникова М.И., Мурри И.К. Методы биохимического исследования растений — М.-Л: Сельхозгиз, 1952. — 520 с.

4. Либусь О.К., Работягов В.Д., Кутько С.П., Хлыпенко Л.А. Эфиромасличные и пряно-ароматические растения. Фито- и ароматотерапия. — Симферополь, 2004. — 272 с.

5. Орёл Т.И. Влияние различных удобрений на рост и продуктивность ароматических растений в условиях микроорошения // Бюллетень Государственного Никитского ботанического сада. — 2010. — Вып. 101. — Ялта. — С. 53-60.

6. Орёл Т.И. Влияние различных удобрений на рост и продуктивность ароматических растений в условиях микроорошения // Современные энерго- и ресурсосберегающие устойчивые технологи и системы сельскохозяйственного производства. — Сборник научных трудов. — 2016. — Вып.12.- С. 436-440.

Статья поступила вредакию 25.07.2018 г.

Oryol T.I. The influence of fertilizers on growth and productivity of essential oil and medicinal plants in the Crimea // Bull. of the State Nikit. Botan. Gard. — 2018. — № 128. — P. 70-76.

The influence of different combinations of fertilizers (organic, mineral) on Mentha arvensis L., Monarda fistulosa L., Thymus striatus Vahl., Agastache foeniculum Pursh. O. Kuntze, Majorana hortensis Moench, which grow affiliated with an underground irrigation, has been investigated. The growth parameters of the plants are mostly influenced by organic fertilizers, and mineral fertilizers influence more on accumulation of an essential oil. The component structure of an essential oil also changes under the influence of miscellaneous fertilizers.

Key words: essential oil and medicinal plants; organic fertilizers; mineral fertilizers; essential oil

БИОХИМИЯ РАСТЕНИЙ

УДК 582.893.581.19

DOI: 10.25684/NBG.boolt.128.2018.10

НЕКОТОРЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ PRANGOS TRIFIDA (MILL.) HERRNST. & HEYN

Олег Игоревич Коротков1, Оксана Михайловна Шевчук1, Владимир Григорьевич Шатко2, Лидия Алексеевна Тимашова3, Сергей Александрович Феськов1

1Никитский ботанический сад — Национальный научный центр РАН 298648, Республика Крым, г. Ялта, пгт Никита E-mail: [email protected]

2ФГБУН «Главный ботанический сад им. Н.В. Цицина РАН» E-mail: [email protected]

ФГБУН «Научно-исследовательский институт Крыма»

Увеличение количества листьев и побегов

Азот

Азот является важнейшим питательным элементом для высокой урожайности. Достаточные запасы азота обеспечивают больший размер листьев и большее количество побегов, а также более быстрое их развитие. Недостаток азота снижает количество примордий и, следовательно, количество потенциальных вторичных колосков.

Выживаемость появившихся побегов зависит от норм и сроков внесения азотных удобрений.

Если количество побегов ниже оптимального, раннее внесение более высоких доз азотных удобрений (в период между фазами 25-30 по шкале Задокса) приведет к увеличению количества побегов и, следовательно, к увеличению конечного количества колосков. Такую манипуляцию с посевами не следует проводить, если целью является сохранение популяции растений, поскольку это может привести к чрезмерному росту листьев и побегов, и к полеганию посевов. Более низкие нормы внесения удобрений следует использовать для получения максимального количества побегов.

Период формирования листьев и побегов яровой пшеницы очень ограничен, поэтому ранние сроки и высокие нормы внесения азотных удобрений играют решающую роль в достижении необходимых темпов раннего роста и количества побегов кущения. 

Все эти факторы способствуют повышению урожайности, что можно наблюдать на примере показателей посевов с достаточным азотным питанием.

Влияние азота на урожайность можно ясно увидеть из кривой зависимости: внесение азота почти вдвое увеличивает урожайность. Эффект от внесенного количества азота снижается и в конце концов оказывается очень малым при внесении больших доз из-за чрезмерного роста листьев и полегание растений. Оптимальная доза внесения азота (N opt) — доза, при которой достигается максимальный экономический эффект. 

Фосфор

Фосфор считается вторым наиболее важным питательным элементом после азота, в отношении его влияния на рост и развитие растения. После того, как появились первые 2-3 листа, дальнейший рост и количество листьев и побегов кущения будет зависеть от запасов фосфора в почве. На наличие фосфора в почве влияет множество факторов, включая кислотность почвы, наличие других питательных веществ, таких как алюминий, железо и кальций, а также влажность почвы и температура. 

Таким образом, необходимо обеспечить регулярное внесение фосфатов, необходимых для роста первых побегов. Для озимой пшеницы предусмотрены два срока внесения. Первый – в течение периода формирования корней и побегов кущения (фазы 13-25 по Задоксу), и второй – в период весеннего активного роста (фазы 25-30 по Задоксу). С марта по май растения поглощают 70% от общей нормы внесенных фосфатов, поэтому подкормка должна быть направлена на удовлетворение этих потребностей. 

Доказано, что весенняя подкормка фосфатными удобрениями обеспечивает повышение урожайности пшеницы. 

В программу питания может быть включена листовая подкормка фосфатными удобрениями для увеличения запасов фосфора в тканях растений, когда его наличие в почве ограничено. Этот элемент способствует лучшему росту и развитию растений в осенний и ранний весенний период.

Сера

Сера – это еще один незаменимый питательный элемент для дальнейшего роста и развития побегов кущения. Структурные элементы для роста растений – это аминокислоты на основе серы, которые участвуют в синтезе многих белков растения. Сера плохо переносится по тканям растения, поэтому с ростом растения все больше ощущается дефицит этого элемента. Необходимо обеспечить регулярную подкормку посевов серными удобрениями для удовлетворения растущих потребностей в период активного роста. Листовая подкормка также может быть включено в программу питания для преодоления дефицита.

Марганец и цинк 

Марганец и цинк – это два важных микроэлемента, которые влияют на такие компоненты урожая, как количество колосков и размер зерен. 

Подкормки удобрениями с марганцем и цинком благотворно влияют на повышение урожайности.

На количество продуктивных побегов влияют следующие факторы: 

• Сортовой выбор/тип пшеницы – разные сорта пшеницы отличаются количеством побегов, которые развиваются, и скоростью их развития. 
• Срок посева – ранний сева способствует повышению количества побегов от одного растения. 
• Норма высева – при повышенной норме высева образуется больше главных побегов и меньше побегов кущения. 
• Состояние почвы – плохая подготовка почвы к посеву замедляет развитие побегов кущения. 
• Борьба с вредителями.
• Плодородие почвы – в частности, высокое содержание азота способствует увеличению количества побегов. При уменьшении нормы высева и раннем посеве от одного растения будет образовываться большее количество побегов.

Конечное количество побегов зависит от количества сохранившихся побегов кущения до появления колосков.

На количество и выживаемость побегов влияют следующие факторы: 

• Погодные условия в осенний и зимний период (для озимой пшеницы) – в холодных условиях развитие листьев и побегов замедляется. 
• Внесение питательных веществ, регулирующих рост растений – регуляторы роста могут быть использованы для снижения апикального доминирования, в результате чего увеличивается количество побегов и повышается их выживаемость.
• Внесение азотных удобрений с помощью азотного питания можно регулировать и увеличивать размер листьев, количество побегов кущения и выживания побегов.

Влияние различных формул удобрений на рост подвоев мушмулы и одревеснение стеблей

Влияние различных формул удобрений на высоту проростков мушмулы

Как показано на Рис. Добавление микроэлементов может способствовать росту побегов мушмулы. В конце этого эксперимента высота растений подвоей мушмулы, обработанной HN, составила 60,33 см, что почти в 14 раз больше исходного значения, тогда как высота растений в варианте MF составила 64.86 см и в 11,6 раза выше исходных значений. С января по март высота растений у проростков, обработанных HN, показала самый высокий рост (57,9%) в течение этого периода, а второй — у проростков, обработанных MF (42,5%). Минимум составил 29,6% при обработке HP, в то время как увеличение CK составило всего 5,6%.

Рис. 1

Сравнение роста проростков мушмулы при различных обработках удобрениями.

Влияние различных формул удобрений на утолщение стебля мушмулы

Это показано на рис.2 и приложение 2 к таблице видно, что между обработкой удобрением и CK стали возникать значительные различия с третьего месяца после трансплантации. В конце эксперимента диаметр стебля проростков подвоя, обработанных MF и HN, был в 2,35 и 2,03 раза больше, чем у CK, соответственно. Проростки, обработанные MF, показали наибольший диаметр стебля (9,07 см), что в 4,8 раза больше исходного значения. На втором месте оказались сеянцы, обработанные HN (7,36 см), что в 3,3 раза больше исходного значения.Самый быстрый период роста стебля пришелся на период с декабря по январь, а наибольший прирост составил 34,5% при обработке MF. Напротив, это значение в CK составляло всего 0,4%, что означает, что стебель утолщается быстрее всего зимой и что соответствующее добавление микроэлементов может быть полезным для стимулирования утолщения основного стебля.

Рисунок 2

Сравнение развития стебля мушмулы при различных обработках удобрениями.

Влияние различных формул удобрений на рост и развитие листьев мушмулы

Как показано в таблице 1, обработанные B проростки имели наибольшую площадь листьев, обработанные HP сеянцы имели наименьшую площадь листьев и наименьшее количество листьев, значение SPAD листьев было самым высоким при обработке CF и наименьшим при обработке HK.Эти результаты свидетельствуют о том, что удобрения с медленным высвобождением полезны для накопления азота и синтеза хлорофилла в листьях мушмулы, сбалансированное удобрение показало наибольшую стимуляцию роста листьев.

Таблица 1 Сравнение роста и развития листьев при различных обработках удобрениями.

Влияние различных формул удобрений на морфологическое развитие корней

Как показано на рис. 3 и в таблице 2, полный уровень развития корней был самым высоким при обработке HN, но самым низким при обработке HK.в то время как средний диаметр корня у проростков, обработанных HP, был наименьшим, что может означать, что существуют различные способы N и P, способствующие развитию корней, N увеличивает количество роста корней и делает корни более толстыми, P способствует образованию большого количества волокнистых корней, Увеличьте площадь поверхности корней и улучшите способность корней поглощать воду и питательные вещества, слишком большое количество K ослабит развитие корней.

Рисунок 3

Морфологические различия корней проростков подвоя при разных обработках (полоса = 1 см) ,.

Таблица 2 Соответствующие данные морфологии корня.

Сравнение накопления сухого вещества у проростков подвоя при различных обработках

Как показано в Таблице 3, разные формулы удобрения могут влиять на накопление биомассы. Саженцы, обработанные MF, дали наивысший свежий вес стебля, сеянцы, обработанные HN, дали наивысший свежий вес листьев и корней, обработка OF привела к наибольшему накоплению сухого вещества в листьях, обработка HP привела к наибольшему накоплению сухого вещества в корнях.

Таблица 3 Сравнение накопления сухого вещества в различных частях проростков мушмулы при различных обработках удобрениями.

Влияние различных формул удобрений на пространственное распределение питательных веществ в проростках

Также было определено пространственное распределение N, P и K в образцах высушенных корней, стеблей и листьев мушмулы. Данные показали, что накопление N и P в корнях, стеблях и листьях проростков мушмулы было самым высоким при обработке CF, а накопление K в корнях, стеблях и листьях проростков подвоя мушмулы было самым высоким при обработке HK. (Таблица 4), что может указывать на то, что растения обладают синергетическими механизмами поглощения и использования N и P, но независимым путем поглощения K.Однако неожиданно накопление N в корнях, стеблях и листьях растений при обработке HN было самым низким среди всех обработок удобрениями, что может быть связано с легкой потерей водорастворимого N. при выщелачивании.

Таблица 4 Концентрация и пространственное распределение NPK в проростках мушмулы.

Влияние различных формул удобрений на одревеснение стеблей и корней

Как показано на рис.4, окрашивание шафрана было очевидным в камбии и перидерме при обработке HN (рис.4HN), а также в камбии и вторичной ксилеме при обработке HP (рис. 4HP), ткань ствола при обработках MF B и HK показала относительно более слабую лигнификацию камбия и перидермы по сравнению с таковой при других обработках удобрениями, в то время как одревеснение в СК была наиболее тяжелой, так как весь камбий и вторичная флоэма были окрашены в красный цвет.

Рисунок 4

Наблюдения анатомических структур поперечного сечения стеблей мушмулы при различных обработках (полоса = 500 мкм).

Кроме того, было обнаружено, что шафрановое окрашивание стволовых сердцевинных клеток (красное точечное окрашивание) было более глубоким при обработках B, MF и CF, чем при других обработках удобрениями. Обработка HN, HP и HK приводила к значительно меньшей лигнификации сердцевинных клеток (рис. 5). Таким образом, был сделан вывод, что по сравнению со сбалансированным удобрением NPK относительно более высокая доля N, P или K может замедлить процесс лигнификации стволовых сердцевинных клеток.

Рисунок 5

Наблюдения анатомических структур в поперечном сечении сердцевины ножки при различных обработках (полоса = 100 мкм; HK: полоса = 500 мкм).

Также наблюдались корни через парафиновые срезы (рис. 6), обработка HP привела к самой низкой степени лигнификации корня, в то время как при обработке B степень лигнификации корня была наиболее серьезной, особенно в камбия. Лечение OF и CF вызывает лигнификацию, локализованную в основном в сердцевинной ткани.

Рисунок 6

Наблюдения поперечных анатомических структур корней при различных обработках (полоса = 100 мкм).

Влияние составов удобрений на накопление лигнина в стеблях и корнях

Из рис.7 видно, что проростки мушмулы, обработанные HP, показали самое высокое накопление лигнина в стеблях, но самое низкое в корнях, напротив, обработка B привела к максимальному накоплению лигнина в корнях, а обработка HK привела к самому низкому накоплению лигнина в корнях. корень. На основе этих результатов и данных в таблице 4 следует отметить, что обработка HP, HK и B все приводила к относительно более высокому накоплению N и K в надземной части (как в листе, так и в стебле) по сравнению с таковыми в корнях. , из которого мы можем сделать вывод, что, хотя одревеснение корня и стебля ослабляет способность подвоя усваивать и транспортировать питательные вещества, оно мало влияет на питательные элементы с высокой подвижностью, такие как N и K, в то время как P накапливается преимущественно в корневой системе из-за его неудобное движение у растений.

Рис. 7

Концентрации лигнина в корнях и стеблях мушмулы при различных обработках.

Данные представляют собой средние значения ± стандартное отклонение. Полоски (то есть средние значения) с разными буквами значительно различаются для разных частей растений и разных способов внесения удобрений ( P <0,05).

Корреляционный анализ показателей роста проростков мушмулы

Результаты корреляционного анализа и анализа главных компонентов показали, что высота растения (коэффициент вклада 65.076%), диаметр главного стебля (коэффициент вклада 19,143%) и значения SPAD листа (коэффициент вклада 8,577%) лучше всего отражают различия в росте и развитии сеянцев подвоя мушмулы при различных обработках удобрениями (Таблица 5). Более того, в таблице 6 показано, что накопление N и P в корнях и листьях значимо коррелировало, в то время как накопление K в корнях и стеблях значимо коррелировало. Эти результаты могут означать, что могут быть разные пути поглощения N и P и поглощения K в мушмуле, поскольку N и P накапливаются преимущественно в листьях, а K — преимущественно в стеблях.

Таблица 5 Собственная стоимость, пропорции и совокупные ставки взносов основных компонентов. Таблица 6 Корреляционная матрица пространственного распределения N, P и K и одревеснения проростков мушмулы при различных обработках удобрениями.

Лучшее удобрение: влияние удобрения на рост растений | Научный проект

• 12 семян фасоли
• 4 маленьких горшка
• Почва для горшков
• 3 палочки для органических удобрений
• Маска для лица
• Молот
• Сковорода старая
• Старое кухонное полотенце
• 1 столовая ложка воды
• Перманентный маркер
• Чашка
• Линейка
• Распылитель Mister

1. Сначала поместите горшочную почву в четыре небольших горшка.Убедитесь, что в каждом горшке одинаковое количество почвы.
2. Поместите по три семени фасоли в каждый горшок. Следите за тем, чтобы почва в каждом горшке была влажной.
3. Обозначьте первый горшок «контрольным». В этот горшок нет удобрений.
4. Чтобы приготовить удобрение для трех других горшков, наденьте маску и поместите небольшую палочку удобрения для комнатных растений в старую кастрюлю.
5. Положите сверху старое кухонное полотенце.
6. Забейте палку молотком, пока она не превратится в порошок.Отложите порошок в сторону.
7. Сделайте то же самое с другой палочкой удобрения. Положите порошок в небольшую чашку и смешайте удобрение со столовой ложкой воды.
8. Пометьте остальные три емкости «жидким», «твердым» и «порошкообразным». Поместите жидкое удобрение в первый горшок, поместите твердую палочку удобрения во второй горшок и поместите порошкообразное удобрение поверх почвы в третьем горшке.
9. Теперь смотрите, как растут ваши бобы! Через 4 дня аккуратно извлеките семена из горшков, не теряя при этом, какие семена из каких горшков взяли.
10. Используйте линейку, чтобы измерить длину ростков каждого семени. В каком горшке были семена с самыми длинными ростками?
11. Если хотите, замените семена и продолжайте наблюдение еще несколько дней.

Жидкие удобрения — лучшее удобрение: лучше всего растут растения, получающие жидкие удобрения.

Как и людям, растениям для роста нужны питательные вещества. В обычном удобрении вы найдете много азота , фосфора и калия .Эти основные питательные вещества помогают растениям вырастить новые клетки, а многие из них позволяют осуществлять различные процессы роста и производства продуктов питания. Если вы выберете удобрение хорошего качества, оно также будет содержать много других питательных веществ, в том числе вторичных питательных веществ , таких как кальций , магний и сера . Кальций помогает растениям отрастать корни и стоять прямо. Магний помогает растениям вырабатывать хлорофилл, который помогает растениям производить пищу посредством фотосинтеза. Сера является важной частью различных белков и ферментов растений.Растениям также необходимо очень небольшое количество микроэлементов , таких как бор , медь , железо , хлорид , марганец , молибден и цинк .

Жидкое удобрение состоит из крошечных кусочков удобрения, содержащихся в суспензии в воде. Помещение удобрения в жидкую основу помогает удобрению продвигаться через почву к семенам фасоли. Это также помогает растению перемещать питательные вещества.

Подумайте об этом так: вода в наших телах помогает нам перемещать питательные вещества, и то же самое касается растений. Растениям нужна вода, чтобы переносить питательные вещества из почвы в растение. Осмос Осмос — это процесс, при котором питательные вещества перемещаются из областей с низкой концентрацией в области с высокой концентрацией. Этот процесс позволяет питательным веществам перемещаться из почвы в центр корней растения, где их больше.

Когда вода и питательные вещества попадают в ткань ксилемы растения, ксилема действует как трубка, которая направляет воду и питательные вещества вверх в стебель.Молекулы воды соединяются друг с другом посредством процесса, называемого адгезией , и, когда молекулы сцепляются вместе, они перемещаются вверх по растению. Вода превращается в длинный сплоченный столб, и по мере того, как вода выходит из листьев растения, когда растение прорастает, новая порция воды, несущей питательные вещества, движется вверх.

Вода и питательные вещества идут рука об руку. Позволяя питательным веществам перемещаться через почву во взвешенном состоянии, эти питательные вещества перемещаются более легко, а также помогает растению использовать эти питательные вещества для роста.

Заявление об отказе от ответственности и меры предосторожности

Education.com предлагает идеи проекта Science Fair для информационных
только для целей. Education.com не дает никаких гарантий или заверений
относительно идей проектов Science Fair и не несет ответственности за
любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких
Информация. Получая доступ к идеям проекта Science Fair, вы отказываетесь от
отказаться от любых претензий к Education.com, которые возникают из-за этого. Кроме того, ваш
доступ к веб-сайту Education.com и идеям проектов Science Fair покрывается
Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, которые включают ограничения
об ответственности Education.com.

Настоящим дается предупреждение, что не все идеи проекта подходят для всех
индивидуально или при любых обстоятельствах. Реализация идеи любого научного проекта
должны проводиться только в соответствующих условиях и с соответствующими родительскими
или другой надзор.Прочтите и соблюдайте правила техники безопасности всех
Материалы, используемые в проекте, являются исключительной ответственностью каждого человека. Для
Для получения дополнительной информации обратитесь к справочнику по научной безопасности вашего штата.

Влияние различных норм удобрения на рост, урожайность, качество и частичную факторную продуктивность томатов при безнапорном гравитационном орошении

Реферат

Для выбора оптимального внесения удобрений при определенных уровнях орошения и обеспечения надежной системы фертигации для растений томатов был проведен эксперимент с использованием микропористой мембраны для интеграции воды и удобрений без гравитации без давления.Сложное удобрение (N: P ₂ O ₅ : K ₂ O, 18: 7: 20) было принято для четырехкратной подкормки: 1290 кг / га, 1140 кг / га, 990 кг / га, и 840 кг / га, а местный рекомендуемый уровень 1875 кг / га использовался в качестве контроля для изучения влияния различных норм внесения удобрений на рост, распределение питательных веществ, качество, урожайность и частичный коэффициент продуктивности (PFP) в томатах. . Новый режим интеграции воды и удобрений с микропористой мембраной при безнапорном гравитационном орошении снизил норму внесения удобрений, одновременно способствуя росту растений на ранней и промежуточной стадиях.За исключением обработки удобрением 990 кг / га, урожайность с одного растения и с участка для каждой нормы внесения удобрений была выше или равна контрольной. Новый режим может эффективно улучшить PFP и снизить обогащение почвы питательными веществами. Удобрение 840 кг / га показало оптимальные результаты, увеличив PFP на 75,72% по сравнению с контролем. В заключение отметим, что норма удобрения 840 кг / га не только поддерживает продуктивность почвы, но также способствует росту томатов и качеству плодов, что делает безнапорное гравитационное орошение потенциальным и экономичным способом внесения удобрений.

Образец цитирования: Du Q-J, Xiao H-J, Li J-Q, Zhang J-X, Zhou L-Y, Wang J-Q (2021) Влияние различных норм удобрения на рост, урожайность, качество и частичную продуктивность томатов при безнапорном орошении без давления. PLoS ONE 16 (3):
e0247578.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0247578

Редактор: Чжихуэй Ченг, Северо-Западный университет сельского хозяйства и лесоводства, КИТАЙ

Поступило: 22 июля 2020 г .; Принята к печати: 10 февраля 2021 г .; Опубликовано: 12 марта 2021 г.

Авторские права: © 2021 Du et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в рукописи и ее файлах с вспомогательной информацией.

Финансирование: Работа была поддержана в рамках Специального проекта поддержки строительства технологических систем для овощеводства в провинции Хэнань (CZ2015S003).Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Удобрения, которые являются незаменимыми и наиболее важными материальными ресурсами в современном сельскохозяйственном производстве [1, 2], сыграли жизненно важную роль в повышении урожайности и качества сельскохозяйственных культур [3–5]. Однако чрезмерное внесение удобрений не только препятствует повышению урожайности и качества сельскохозяйственных культур, но также приводит к серьезным проблемам, таким как закаливание и подкисление почвы, обострение вредителей сельскохозяйственных культур, потеря питательных веществ из почвы и угрозы безопасности грунтовых вод.Эти проблемы оказывают серьезное влияние на устойчивость сельского хозяйства и экологическую среду [6–8]. В последние годы широкое развитие получили комплексные методы внесения воды и удобрений. В этих исследованиях были проведены испытания ирригации и удобрений в соответствии со статусом питательных веществ почвы и потребностями растений в воде и удобрениях, что позволило достичь цели экономии воды и удобрений, увеличения производства и качества, а также защиты окружающей среды [9–11].Недавно была разработана технология интеграции воды и удобрений с микропористой мембраной. Используя микропористые мембраны вместо лент и труб для капельного орошения, которые включают размещение перфорированной мембраны в борозде между двумя гребнями культивации и покрытие ее пластиковой пленкой, вода может течь между пластиковой пленкой и перфорированной мембраной и проникать в грунт через поры на мембране при безнапорном орошении самотеком. Этот метод не только экономит затраты на ирригационное оборудование, но также устраняет засорение и обеспечивает лучшую однородность полива [12].

На сегодняшний день в многочисленных исследованиях изучалось влияние нормы внесения удобрений на рост, урожай и качество сельскохозяйственных культур [4, 9, 13]. Например, Qu et al. [14] обнаружили, что урожайность увеличивалась с увеличением нормы внесения удобрений до определенного момента, после чего урожайность у огурцов, выращиваемых в мешках с субстратом весной, снижалась. Zhang et al. [15] заметили, что по сравнению с обычным методом внесения удобрений, метод внесения удобрений с контролируемым высвобождением значительно повысил урожайность с большим накопленным общим сухим весом в горькой тыкве.В настоящее время методы интеграции воды с микропористой мембраной и внесения удобрений в значительной степени основаны на использовании лент для капельного орошения, а возможность безнапорного полива самотеком путем интеграции воды и удобрений с использованием микропористых мембран изучалась редко.

В этом исследовании мы использовали интегрированную микропористую мембранную технику воды и удобрений для безнапорного самотечного орошения, чтобы определить оптимальную норму внесения удобрений для яровых томатов, выращиваемых в пластиковой теплице при определенном уровне орошения, и уточнить потребности томатов в удобрениях. , чтобы обеспечить теоретическую основу для эффективного внесения удобрений и их выращивания.

Материалы и методы

Экспериментальный материал, место и время

В данном исследовании использовался сорт томатов «K1602». Водорастворимое удобрение (N: P ₂ O ₅ : K ₂ O, 18: 7: 20) и основное удобрение (N: P ₂ O ₅ : K ₂ O, 15 : 15: 15) были получены от Yichuan Fufeng Plant Nutrients & Fertilizers Co., Ltd. Перфорированная пластиковая пленка имела ширину 60 см и длину 6,4 м. Отверстия (диаметром 3 мм) в пленке располагались с интервалом 20 см по длине и 12 см по длине.5 см в поперечнике, с тремя отверстиями в каждом ряду. Эксперимент проводился в Международном выставочном парке семеноводческих технологий Zhengzhou Zhengyan (Синьчжэн, Китай) (от 34 ° 16 ‘до 34 ° 39’ северной широты, от 113 ° 30 ‘до 113 ° 54’ восточной долготы) с 16 марта по 12 июля 2017 г.

Экспериментальный дизайн и обработка

В этом эксперименте были исследованы четыре различных уровня удобрений: 1290 кг / га (FA), 1140 кг / га (FB), 990 кг / га (FC) и 840 кг / га (FD), соответственно. Уровень местного традиционного внесения удобрений (1875 кг / га) был установлен в качестве контроля (СК).Объем орошения и целевая урожайность всех обработок составили 1650 м ³ / га и 11,25 т / га соответственно.

Высажено

сеянцев томатов в фазу шести листьев. Площадь каждого участка составляла 7,8 м ² (6 м × 1,3 м) с тремя биологическими повторами. Основное удобрение вносили в виде высушенного куриного помета (1,5 × 10 ⁴ кг / га) и сложного удобрения (N: P ₂ O ₅ : K ₂ O, 15:15:15, 525 кг / га). Обработка CK использовала орошение по бороздам для удобрения растений, а комплексное орошение и внесение удобрений выполнялось при других обработках.Время и количество поливов и удобрений указаны в Таблице 1.

Измерения параметров урожая

Для анализа было случайным образом выбрано семь растений из каждой обработки из одной повторности. Высота растения, диаметр стебля и количество листьев измеряли через 20, 40 и 60 дней после посадки. Свежую и сухую массу, а также содержание азота (N), фосфора (P) и калия (K) в растениях измеряли после выкорчевывания. Образцы почвы перед пересадкой и после выкорчевывания отбирали из слоев почвы 0–20, 20–40 и 40–60 см с использованием пятиточечного метода отбора проб [16].Плоды третьей связки были собраны для определения качества плодов.

Высота растения измерялась рулеткой, а диаметр базального стебля (посередине между основанием стебля и семядолями) измерялся штангенциркулем Вернье. После измерения свежей массы корней, стеблей и листьев образцы сушили при 105 ° C в течение 15 мин, а затем сушили при 85 ° C до достижения постоянной массы. Подсчитывали количество листьев на растениях (без учета тех, длина которых менее 5 см). Содержание N, P и K измеряли с помощью метода Кьельдаля, ванадо-молибдатной колориметрии и пламенной фотометрии соответственно [17, 18].Содержание растворимых сахаров, растворимых белков, витамина С, растворимых твердых веществ и органических кислот измеряли в соответствии с методами Rahi et al. [19] и Tudor-Radu et al. [20]. Содержание ликопина рассчитывали по методу Kumar et al. [21], а урожайность плодов измерялась на каждом участке. Частный коэффициент продуктивности (PFP) рассчитывался как
(1)
где Y (кг / га) — общий урожай плодов сельскохозяйственных культур, а I (кг / га) — общий объем внесения удобрений в течение всего периода роста.

Анализ данных

Все данные представлены как среднее значение ± стандартная ошибка (SE) для трех повторов и были проанализированы с использованием программного обеспечения для обработки данных (DPS, версия 7.05) после одностороннего дисперсионного анализа (ANOVA). Значимые различия ( P <0,05) между лечебными средствами после контроля множественных сравнений определяли с помощью теста наименьшего значимого различия (LSD).

Результаты

Влияние различных норм внесения удобрений на рост растений в разные периоды

Норма внесения удобрений повлияла на рост растений (Таблица 2).На 20 ^{-й день} после посадки высота и диаметр стебля растений FB и FC, а также количество листьев растений FA и FC были значительно выше, чем у растений CK. К 40 ^th d высота растений FA и FB, диаметр стебля растений FC и количество листьев растений FA увеличились соответственно на 17,70%, 17,04%, 15,54% и 8,14% по сравнению с растениями CK. К 60 ^th d не было значительных различий между различными обработками удобрений по высоте растений, диаметру стебля или количеству листьев.Эти результаты показали, что удобрения в основном оказывали влияние на ранних и промежуточных стадиях роста растений, среди которых эффект обработки FC был наилучшим.

Влияние различных норм внесения удобрений на сырую и сухую массу

Свежий и сухой вес корней при обработке FA были самыми высокими, что на 37,31% и 47,00% выше, чем при обработке CK, соответственно (Таблица 3). Свежий вес стеблей существенно не отличался между обработками FB, FC и CK, но значительно больше, чем при обработке FD.Сухая масса стеблей существенно не различалась между обработками FB, FC, FD и CK, каждая из которых была значительно ниже, чем при обработке FA. Свежая и сухая масса листьев увеличивалась по мере уменьшения количества внесенных удобрений, за исключением обработки FD; значения при лечении FA, FB и FC были значительно выше, чем при лечении CK, причем лечение FC имело самые высокие значения, на 97,37% и 95,69% выше, чем при лечении CK, соответственно.

Влияние различных норм внесения удобрений на содержание азота, фосфора и калия в растениях томатов

Общее содержание N в корнях существенно не различается между обработками FC, FD и CK и значительно больше, чем при обработках FA и FB (Таблица 4).Общее содержание N в стеблях и листьях было самым низким при обработке FD и FC, соответственно, которые существенно не различались по сравнению с обработкой CK. Содержание фосфора в корнях при обработке FC было выше, чем при обработке CK; не было зарегистрировано значительных различий в содержании фосфора в корнях или стеблях между любой другой обработкой удобрением и обработкой CK. Содержание P в листьях при обработке FA было выше, чем при обработке CK, в то время как при других обработках с внесением удобрений оно было ниже, чем при обработке CK.Содержание K в корнях и стеблях было наибольшим при обработке FD и FC, соответственно, и значительно выше, чем при обработке CK. Однако содержание K в листьях при обработке FC и FD было ниже, чем при обработке CK.

Влияние различных норм внесения удобрений на содержание азота, фосфора и калия в разных слоях почвы

Для анализа избытка питательных веществ в почве было измерено содержание азота, фосфора и калия в почве до посадки и после выкорчевывания в разных слоях (таблица 5).Содержание N обработки ЦК в верхнем слое почвы (0–20 см) существенно не отличалось от почвы до пересадки, в то время как те же слои почвы FA и CK были значительно выше по содержанию N, чем у FC и FD. лечения. Содержание фосфора в почве перед пересадкой было резко ниже, чем в почве FA и FC, и не было обнаружено значительных различий между обработками FB, FD и CK. Что касается содержания калия, то не было значительных различий между уровнями удобрений, и содержание каждого вида обработки было значительно ниже, чем в почве до пересадки.В слое почвы 20-40 см содержание N при обработке ЦК было значительно выше, чем в почве до пересадки и других обработок удобрениями. Содержание фосфора в почве ЦК было значительно ниже, чем в почве перед пересадкой и в почве ФА, и резко выше, чем в почве в других вариантах обработки. За исключением почвы, обработанной FB, содержание K в почве CK не сильно отличалось от других обработок. В капельном слое почвы (40–60 см) содержание N в почвах FC и FD было значительно ниже, чем в почве CK.Содержание P в почве CK было самым высоким, а в почве FC — самым низким. Содержание K в почве CK было значительно ниже, чем в почвах FA и FB, и не отличалось от содержания основной почвы или других уровней удобрений. Таким образом, обогащение N, P и K при обработке FC и FD было снижено в капельной почве.

Влияние различных норм внесения удобрений на качество томатов

Содержание растворимого сахара при обработке FD было самым высоким, на 2,4% выше, чем при обработке FC и CK (Таблица 6).Не было значительной разницы в содержании органических кислот при обработках CK, FC и FD. Соотношение сахар-кислота при обработке FA, FB и FD было заметно выше, чем при обработке CK (на 16,57%, 17,71% и 11,14% соответственно), в то время как при обработках FD и FC не было заметно. другой. Содержание ликопина при обработке FB, FC и FD было значительно выше, чем при обработке CK, причем содержание ликопина было самым высоким, 39.На 58% выше, чем при лечении КК. Содержание растворимого белка при обработке CK было значительно ниже, чем при обработке FA (на 8,19%), но больше, чем при обработке другими удобрениями. Содержание растворимых твердых веществ при обработке CK было самым высоким, но существенно не отличалось от содержания при обработке FA, FC и FD. Содержание витамина C при лечении FA было самым высоким, но оно не сильно отличалось от такового при лечении CK. В целом удобрения FC и FD были более эффективными в улучшении качества плодов томатов.

Влияние различных норм внесения удобрений на урожайность и PFP

Урожайность ЖК с одного растения была самой высокой, она была значительно выше, чем при обработке ЦК (на 8,82%), в то время как урожайность других обработок удобрениями существенно не отличалась от таковой обработки ЦК (Таблица 7). Урожайность участков для обработок FA и FB была значительно выше, чем при обработке CK (5,65% и 6,89%, соответственно). PFP при четырех уровнях удобрений были значительными (39.71%, 54,08%, 47,83% и 75,72% соответственно) больше, чем при обработке CK, в то время как обработка FD имела самый высокий PFP, с выходом графика, который существенно не отличался от такового для обработки CK.

Обсуждение

По сравнению с использованием бороздкового орошения для внесения удобрений, метод интеграции воды и удобрений с микропористой мембраной (который функционирует как технология капельного орошения) смог уменьшить количество подкормки и способствовать нормальному росту растений томатов.Оборудование для капельного орошения требует больших начальных вложений, однако микропористая мембрана, используемая в этом исследовании, была сделана из использованной напольной пленки, что более экономично для производителей, чем установка системы капельного орошения.

Внесение удобрений для научных исследований является важным средством улучшения роста сельскохозяйственных культур, защиты окружающей среды и поддержания устойчивости сельского хозяйства. Свежая и сухая масса растений, которые в той или иной степени отражают накопление биомассы растений, являются важными индикаторами силы роста [15, 22].В целом в этом исследовании при одинаковых условиях орошения рост растений на ранней и промежуточной стадиях увеличивался с уменьшением внесения удобрений до определенного момента, после которого они уменьшались. Внесение удобрений улучшило доступность NPK в корневой зоне, что привело к увеличению поглощения питательных веществ растением. Многие исследования продемонстрировали, что это увеличение количества питательных веществ, способствующих накоплению биомассы растений, связано с более высокой фотосинтетической способностью листьев [1, 23]. Однако чрезмерное внесение удобрений приведет к снижению доступности воды для растений из-за высоких осмотических условий в почве и, следовательно, к низкорослости растений [24].Наши результаты также показали, что общее содержание NPK в растениях FC было самым высоким, что соответствовало лучшему росту растений и самой высокой сухой массе.

Содержание питательных веществ в поверхностном слое почвы зависит от нормы внесения удобрений, полива и видов растений, поскольку питательные вещества частично поглощаются растениями и частично мигрируют вниз в глубь почвы по мере движения влаги [25, 26]. В настоящем исследовании N и K были обогащены в глубокой почве, особенно при большом количестве внесенных удобрений, но содержание N и K в почве 0–20 см было таким же или ниже, чем в почве до обработки.В почве N и K — подвижные питательные вещества. Вытеснение N и K по профилю почвы часто происходит при поливе во время чрезмерного внесения [27, 28]. Это может быть причиной распределения азота и калия в почве при большом количестве удобрений. Напротив, в верхнем слое почвы было обнаружено обогащение фосфатом, что может быть связано с высокими концентрациями Ca ²⁺ в воде и почве на экспериментальной площадке [29, 30]. В известковых почвах P может быть иммобилизован в нерастворимых соединениях, таких как кальций-фосфатные минералы, что приводит к низкой подвижности [31, 32].Высокие остатки питательных веществ увеличивают риск загрязнения подземных вод. Таким образом, норма внесения удобрений 840 кг / га удовлетворяет потребности растений томатов в питательных веществах, не оставляя лишних остатков в почве, что делает эту норму внесения удобрений оптимальной.

В этом исследовании PFP при четырех уровнях оплодотворения был значительно выше, чем при лечении CK. Это предполагает, что метод интеграции воды и удобрений с микропористой мембраной может улучшить PFP. Кроме того, на PFP сильно влияет уровень внесения удобрений.Мы обнаружили, что самый высокий PFP наблюдался при минимальном количестве удобрений (840 кг / га). Предыдущие исследования также подтвердили, что самый высокий уровень PFP часто наблюдается при низком уровне внесения удобрений [26, 33]. Согласно функции отклика удобрений, положительное влияние удобрений на урожай может быть причиной высокого PFP при низком уровне внесения удобрений [34]. С другой стороны, большое количество удобрений увеличивает потери питательных веществ от выщелачивания и, следовательно, снижает уровень PFP [22, 35].

Удобрение является важным фактором формирования урожая.Внесение большого количества удобрений при безнапорном гравитационном орошении увеличивало урожайность по сравнению с CK, в то время как не наблюдалось значительной разницы в урожайности между самой низкой обработкой удобрений (840 кг / га) и CK. Интересно, что урожайность была самой низкой при обработке 990 кг / га. Это может быть связано с увеличением количества фотосинтатов, выделяемых вегетативным растениям, что влияет на их воспроизводство. При безнапорном самотечном орошении норма внесения удобрений снизилась на 31,2-53,6% по сравнению с CK.Таким образом, уменьшение подачи удобрений при безнапорном самотечном орошении не оказывает отрицательного воздействия на рост и урожайность томатов. В частности, обработка удобрением 840 кг / га дает наивысшую экономическую ценность при безнапорном самотечном орошении. Хотя урожайность с одного растения и участка при обработке удобрением 840 кг / га была на 8,8% и 5,7% ниже, чем при обработке удобрением 1290 кг / га, внесение удобрений снизилось на 34,8%. С учетом внесения удобрений, остатков питательных веществ и урожайности рекомендуется внесение удобрений 840 кг / га.

Заключение

В заключение следует отметить, что норма внесения удобрений 840 кг / га наиболее эффективно улучшила урожайность, PFP и поддержание продуктивности почвы за счет лучшего качества плодов томатов. Наши результаты предварительно определили конкретный режим орошения и удобрения для выращивания томатов при безнапорном гравитационном орошении. В будущей работе оптимальная пропорция внесения NPK для томатов должна быть оценена при безнапорном поливе под действием силы тяжести.

Список литературы

1. 1.Чен ЗК, Дао XP, Хан А, Тан ДКИ, Ло ХХ. Накопление биомассы, фотосинтетические свойства и развитие корней хлопчатника под влиянием орошения и азотных удобрений. Frontiers in Plant Science, 2018; 9: 173. pmid: 29497435
2. 2.
   Ли YK, Xue XZ, Guo WZ, Wang LC, Duan MJ, Chen H и др. Влажность почвы, нитратно-азотная динамика и экономическая урожайность при выращивании томатов и огурцов в теплицах при орошении отрицательным давлением на Северо-Китайской равнине.Научные отчеты, 2019; 9 (1): 4439. pmid: 30872622
3. 3.
   Хеббар С.С., Рамачандраппа Б.К., Нанджаппа Х.В., Прабхакар М. Исследования капельного фертигации NPK в полевых помидорах ( Lycopersicon esculentum Mill.). Европейский журнал агрономии, 2014 г .; 21 (1): 117–127. https://doi.org/10.1016/S1161-0301(03)00091-1
4. 4.
   Махаджан Г., Сингх К.Г. Реакция тепличных томатов на полив и фертигацию. Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве, 2006 г .; 84 (1/2): 202–206.10.1016 / j.agwat.2006.03.003
5. 5.
   Раджпут Т.Б.С., Патель Н. Движение воды и нитратов в капельном орошении лука при фертигации и орошении. Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве, 2006 г .; 79 (3): 293–311. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2005.03.009
6. 6.
   Дубос Б., Снок Д., Флори А. Чрезмерное использование удобрений может увеличить процессы выщелачивания и изменить запасы почвы на двух плантациях масличных пальм в Эквадоре. Опытное земледелие, 2016; 53 (2): 255–268.https://doi.org/10.1017/S0014479716000363
7. 7.
   Ху XF, Cheng C, Luo F, Chang YY, Teng Q, Men DY и др. Влияние различных методов удобрения на заболеваемость вредителями и болезнями риса: трехлетнее тематическое исследование в Шанхае, в субтропическом юго-восточном Китае. Исследования полевых культур, 2016 г .; 196: 33–50. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2016.06.004
8. 8.
   Сперлинг О., Карунакаран Р., Эрэл Р., Ясуор Х., Клипкан Л., Ермияху У. Избыточный азот ухудшает гидравлику, ограничивает фотосинтез и изменяет метаболический состав миндальных деревьев.Физиология и биохимия растений, 2019; 143: 265–274. pmid: 31525604
9. 9.
   Билалис Д., Крокида М., Русси I, Папастилиану П., Травлос И., Чеймона Н. и др. Влияние органических и неорганических удобрений на урожайность и качество переработки томатов ( Lycopersicon esculentum Mill.). Folia Horticulturae, 2018; 30 (2): 321–332. https://doi.org/10.2478/fhort-2018-0027
10. 10.
    Диас-Перес Дж. К., Хук Дж. Э. Болгарский перец, мульчированный пластмассой ( Capsicum annuum, L.) рост растений, урожайность и качество плодов в зависимости от скорости орошения и внесения кальциевых удобрений. Hortscience, 2017; 52 (5): 774–781. https://doi.org/10.21273/HORTSCI11830-17
11. 11.
    Плач WJ. Пластиковая мульча для производства овощных культур. Хорттехнологии, 2017; 45–60. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102170-5.00003-8
12. 12.
    Ван Дж.К., Чжао Ю.П., Ши Дж.Т., Лю В.Д., Лю СК, Ма СХ и др. Единая и количественная оросительная техника. Патент Китая, 2020 г .; № ZL 2017 1 0751922.Х.
13. 13.
    Castellanos MT, Cabello MJ, Cartagena MC, Tarquis AM, Arce A, Ribas F. Динамика поглощения азота, урожайность и качество под влиянием азотных удобрений в дыне «Piel de sapo». Испанский журнал сельскохозяйственных исследований, 2012 г .; 10 (3): 756–767. https://doi.org/10.5424/sjar/2012103-437-11
14. 14.
    Цюй Ф, Цзян Дж. Дж., Сюй Дж. В., Лю Т., Ху XH. Капельное орошение и удобрение улучшают урожайность, поглощение азота и эффективность использования водного азота у огурцов, выращиваемых в мешках с субстратом.Растение, почва и окружающая среда, 2019; 66 (6): 328–335. https://doi.org/10.17221/186/2019-PSE
15. 15.
    Zhang BG, Li MZ, Li Q, Cao J, Zhang CY, Zhang FS и др. Характеристики накопления и распределения биомассы и азота в горькой тыкве ( Momordica charantia L.) при различных стратегиях удобрения. Журнал продовольственной науки и сельского хозяйства, 2018 г .; 98: 2681–2688. pmid: 2

16. 99
17. 16.
    Wang JW, Niu WQ, Li Y, Lv W. Подземное капельное орошение усиливает метаболизм почвенного азота и фосфора в корневых зонах томатов и способствует их росту.Прикладная экология почв, 2018; 124: 240–251. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2017.11.014
18. 17.
    Bremner JM. Определение азота в почве по методу Кьельдаля. Журнал сельскохозяйственных наук, 1960; 55 (1): 11–33. https://doi.org/10.1017/S0021859600021572
19. 18.
    Джонс Дж. Б., Вольф Б., Миллс Г. А., Справочник по анализу растений: практическое руководство по отбору, подготовке, анализу и интерпретации. Издательство Micro – Macro Publishing, Афины, 1991 г .;
20. 19.
    Рахи А.А., Анджум М.А., Мирза Дж. И..Комплексное влияние микронутриентов и гумата калия на рост, урожайность и качество плодов томатов. Почва и окружающая среда, 2016; 35 (2): 187–193.
21. 20.
    Тудор-Раду М., Виджан Л.Е., Тудор-Раду С.М., Тита И., Сима Р., Митреа Р. Оценка содержания аскорбиновой кислоты, полифенолов, флавоноидов, антоцианов и каротиноидов в плодах томатов. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj Napoca, 2016; 44 (2): 477–483. https://doi.org/10.15835/nbha44210332
22. 21.
    Кумар П.С., Сингх Й., Нангаре Д.Д., Бхагат К., Кумар М., Тавар П.Б. и др.Влияние удельного водного стресса стадии роста на урожайность, физико-химические качества и функциональные характеристики томатов, выращенных на мелкобазальтовых почвах. Scientia Horticulturae, 2015; 197: 261–271. Https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.054
23. 22.
    Ли Дж.А., Лю Х.Б., Ван Х.Й., Ло Дж.Ф., Чжан XJ, Лю Чж.и др. Управление орошением и внесением удобрений для устойчивого выращивания овощей в теплицах. Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве, 2018; 210: 354–363. https://doi.org/10.1016 / j.agwat.2018.08.036
24. 23.
    Чен YH, Лю Л., Го QS, Чжу ZB, Чжан LX. Влияние различных вариантов управления водными ресурсами и внесения удобрений на фотосинтез, параметры флуоресценции и эффективность водопользования проростков Prunella vulgaris . Биологические исследования, 2016; 49: 12. pmid: 26

    0

25. 24.
    Studer C, Hu YC, Schmidhalter U. Оценка дифференциальных осмотических регулировок между корнями и листьями проростков кукурузы с единичной или комбинированной подачей NPK-питательных веществ.Функциональная биология растений, 2007; 34: 228–236. pmid: 32689349
26. 25.
    Джарвис, штат Нью-Джерси. Обзор неравновесного потока воды и переноса растворенных веществ в макропорах почвы: принципы, факторы контроля и последствия для качества воды. Европейский журнал почвоведения, 2007 г .; 58 (3): 523–546. https://doi.org/10.1111/ejss.1297
27. 26.
    Zotarelli L, Dukes MD, Scholberg JMS, Muñoz-Carpena R, Icerman J. Накопление азота и PFP в томатах на песчаной почве в зависимости от нормы азота и графика полива.Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве, 2009 г .; 96: 1247–1258.
28. 27.
    Голамхейни М, АгаАлихани М, Модаррес Санавья САМ, Мирлатиф С.М. Взаимодействие орошения, сорняков и азота на урожай кукурузы, эффективность использования азота и выщелачивание нитратов. Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве, 2013 г .; 126: 9–18. http://dx.doi.org/10.1016/j.agwat.2013.05.002
29. 28.
    Колахчи З., Джалали М. Влияние качества воды на вымывание калия из песчаной почвы. Журнал засушливых сред, 2007; 68: 624–639.http://dx.doi.org/10.1016/j.jaridenv.2006.06.010
30. 29.
    Zhang Y, Li FD, Zhao GS, Li J, Ouyang Z. Попытка оценить источник и степень подпитки с использованием гидрогеохимии и стабильных изотопов на равнине Северная Хэнань, Китай. Оценка экологического мониторинга, 2014 г .; 186: 5185–5197. pmid: 24715617
31. 30.
    Chen J. Y., Tang C. Y., Sakura Y., Kondoh A., Yu J. J., Shimada J. и др. (2004). Пространственные геохимические и изотопные характеристики, связанные с потоком подземных вод на Северо-Китайской равнине.Гидрологические процессы, 18, 3133–3146.
32. 31.
    Цао Дж, Ван С., Хуанг Ю. Интерактивное воздействие дождевых червей ( Eisenia fetida ) и арбускулярных микоризных грибов ( Funneliformis mosseae ) на биодоступность фосфатов кальция. Растительная почва, 2015; 396: 45–57. https://doi.org/10.1007/s11104-015-2588-0
33. 32.
    Каррейраа Дж. А., Винегла Б., Лайтаа К. Вторичный CaCO ₃ и осаждение соединений P – Ca контролируют удержание фосфора в почве в засушливых экосистемах.Журнал засушливых сред, 2006 г .; 64: 460–473. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2005.06.003
34. 33.
    Озорес-Хэмптон М., Ди Джоя Ф., Сато С., Симонн Э., Морган К. Влияние уровня азота на распределение, накопление и эффективность использования нитрогена, фосфора и калия в свежих рыночных помидорах, орошаемых фильтрацией. Hortscience, 2015; 50 (11): 1636–1643. https://doi.org/10.21273/HORTSCI.50.11.1636
35. 34.
    Хармон Х, Бойер ЧПУ, Гватми О., Ларсон Дж. А., Робертс Р. К..Выбор функции отклика урожайности хлопка для оценки максимизирующих прибыль норм внесения калийных удобрений для производства хлопка в Теннесси. Журнал питания растений, 2017; 40 (1): 1547–1556. https://doi.org/10.1080/01

7.2016.1263321

36. 35.
    Бай СС, Кан Й.Х., Ван Кв. Режимы капельного фертигации озимой пшеницы на Северо-Китайской равнине. Управление водными ресурсами в сельском хозяйстве, 2020; 228: 105885. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2019.105885

Как удобрения влияют на рост растений

Растения получают многие элементы по воздуху.Кислород, углерод и водород легко доступны. Кроме того, растения могут вырабатывать глюкозу и другие вещества с помощью солнечного света. Однако основные элементы не могут быть созданы посредством фотосинтеза, и растения должны извлекать эти элементы через почву. Несмотря на то, что воздух содержит значительное количество азота, растения не могут его усвоить. В результате они должны получать его из почвы. Азот быстро истощается в почве, и основное преимущество удобрений — это азот, который они обеспечивают. Клетки растений также зависят от калия и фосфора, которые встречаются редко.

Удобрение содержит большое количество этих элементов, что обеспечивает здоровье растений. Как правило, растения могут расти без удобрений, но им может потребоваться больше времени, чтобы получить элементы, необходимые для роста. Удобрения необходимы в современном сельском хозяйстве, и почти все фермеры зависят от них, чтобы сохранить свои поля здоровыми и продуктивными. Садоводы также часто используют небольшие количества удобрений, чтобы их цветы и другие растения выглядели наилучшим образом.

Удобрение — это материал, который обеспечивает одно или несколько необходимых растений питательными веществами, помогая улучшить физические и химические свойства почвы и повысить ее плодородие.На рынке представлены различные типы и марки удобрений, которые подразделяются на минеральные удобрения и органические удобрения . Для растений очень важно использовать удобрения.

Необходимые элементы высших растений:
Макроэлементы: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, калий.
Вторичные элементы: кальций, магний и сера.
Микроэлементы: железо, бор, марганец, медь, цинк и молибден.

Воздействие различных удобрений на растения
1.Обеспечение многофункционального удобрения
, особенно сложного удобрения , может содержать различные добавки. Комбинированное удобрение — это удобрение, состоящее не менее чем из двух типов питательных веществ, таких как фосфат кальция и нитрат аммония.
Удобрение разлагается медленно. Растения, использующие сложное удобрение в качестве основного удобрения, должны вносить удобрения в соответствии со схемой потребности в удобрениях. Этот вид удобрений может обеспечить несколько быстрых питательных веществ и играть роль катализатора в росте растений.Это имеет важное значение для повышения коэффициента использования удобрений и улучшения качества сельскохозяйственной продукции.

2. Мелиорация почвы
Физико-химические свойства почвы являются основными элементами для растений. Минеральное питание является важной материальной основой жизнедеятельности. Спрос на минералы для разных растений очень разный.
Органические удобрения — это общее обозначение, при котором используются местные материалы в сельской местности. Он содержит разбавленную мочу, компостную кучу, сидеральный навоз, прочий навоз, удобрения для жмыха и т. Д.Эти материалы содержат необходимые ингредиенты для улучшения почвы. Органическое вещество почвы может улучшить физические и химические свойства почвы, что способствует формированию структуры почвенной крошки, что способствует росту растений и усвоению удобрений.

Вещества, такие как витамины, кислота черной гнили, фульвокислота, кислота коричневой гнили, а также низкомолекулярная органическая кислота и масляная кислота, оказывают прямое влияние на функции питания растений при физической активности и стимуляции, улучшении дыхания и стимулировании роста корней. .Бизнес по производству органических удобрений в мире развивается очень быстро. Большинство потенциальных инвесторов проявляют большой интерес к процессу производства органических удобрений и хорошо готовятся к своему новому бизнесу.

3. Увеличение производства
Когда почва бесплодна, а рост растений замедляется, пора использовать удобрения. Хотя виды удобрений разные, общая цель — увеличить производство. Удобрение отличается высокой эффективностью, высокой степенью использования и замечательным эффектом, широко применяется в сельском хозяйстве.
Только при правильном использовании удобрений можно достичь цели. Неправильная подготовка или использование слишком большого количества удобрений может вызвать побочный эффект. Следовательно, поддержание достаточного уровня использования может способствовать росту растений, увеличивая дальнейшее производство растений.

4. Медленное высвобождение
Срок действия всасывания удобрений ограниченный и непродолжительный. Создавать различные регулирующие механизмы для первоначальной задержки высвобождения питательных веществ и расширения использования растений для поглощения питательных веществ для его эффективного действия, чтобы высвобождение питательных веществ замедлялось за счет установки скорости высвобождения питательных веществ.Растворимость в воде мала. Медленное высвобождение питательных веществ в почву снижает потерю питательных веществ. Долгосрочная и стабильная эффективность удобрений способна обеспечивать растения питательными веществами в течение всего периода производства.

Вышеуказанные эффекты представляют собой несколько преимуществ при использовании удобрений. По сути, удобрение выполняет ряд функций в процессе роста растений. Есть множество видов удобрений. Подбирать удобрение необходимо в соответствии с различными требованиями.При умеренном и точном использовании удобрений они помогают растениям расти быстро и эффективно.

Влияние азота и фосфора на рост и морфологию корней Acer mono

Abstract

Азот и фосфор являются важнейшими детерминантами роста и продуктивности растений, а рост растений и морфология корней являются важными параметрами для оценки воздействия поступающих питательных веществ. Предыдущая работа показала, что рост сеянцев Acer mono задерживается в условиях питомника; мы применили различные уровни удобрения N (0, 5, 10 и 15 г, растение ^-1 ) и P (0, 4, 6 и 8 г, растение ^-1 ), чтобы исследовать влияние удобрения на рост и рост растений. морфология корней четырехлетних сеянцев в поле.Наши результаты показали, что внесение азота и фосфора значительно повлияло на высоту растений, диаметр корневой шейки, содержание хлорофилла и морфологию корней. Среди уровней питательных веществ было обнаружено, что 10 г N и 8 г P обеспечивали максимальный рост, а максимальные значения высоты растений, диаметра корневой шейки, содержания хлорофилла и морфологии корней были получены при совместном использовании 10 г N и 8 г фосфора. . Таким образом, настоящее исследование показывает, что оптимальные уровни азота и фосфора могут быть использованы для улучшения здоровья и роста рассады в период выращивания в питомнике.

Введение

Эстетическая и экономическая ценность Acer mono Maxim L. (Aceraceae) делает его важным видом для облесения, садоводства и дорожных насаждений. Вид широко распространен в бассейне реки Янцзы на севере и северо-востоке Китая [1]. Практика питомниководства, такая как посев, густота посевного ложа, обрезка и внесение удобрений, обычно стандартизована для отдельных видов растений с целью получения высококачественных саженцев [2]. Внесение удобрений широко используется в питомниках для повышения жизнеспособности и урожайности растений [3]; однако удобрения могут улучшить рост растений либо за счет увеличения почвенных ресурсов, либо за счет повышения способности сеянцев накапливать ресурсы [4] путем изменения pH почвы [5].В результате у растений увеличивается скорость фотосинтеза, диаметр стебля, высота, базальная площадь и объем [6]. Лиственные и вечнозеленые лиственные породы имеют разные потребности в питательных веществах, а лиственные породы, как сообщается, требуют на 50% больше азота, чем хвойные, например сосны [7]. Поэтому при выращивании саженцев лиственных пород и сосны предъявляются различные требования к питанию и содержанию [8].

Из необходимых элементов питания N требуется в наибольших количествах, и его доступность и внутренняя концентрация влияют на распределение биомассы между корнями и побегами [9].Количество и время внесения азота также могут изменять морфологию растений, доступность питательных веществ и чистый фотосинтез [10]. Например, Харпер [11] сообщил, что добавление азота необходимо для максимального увеличения биомассы проростков на начальных стадиях роста в питомниках, даже для некоторых видов бобовых, и Costa et al . [12] сообщили, что длина корня и площадь поверхности корня увеличивались при средних уровнях азота, а рост корней снижался как при более высоких, так и при более низких уровнях удобрения.Тем не менее, высокая доступность азота и сопутствующее ей влияние на производство биомассы корней и побегов [13]. Фосфор считается основным питательным веществом для роста растений [14] и необходим для поддержания оптимального производства и качества растений [15]. Элемент необходим для деления клеток, воспроизводства и метаболизма растений; более того, его роль связана с получением, хранением и использованием энергии [16]. Кроме того, P играет важную роль в морфологии боковых корней и ветвлении корней [17] и влияет не только на развитие корней, но и на доступность питательных веществ [18].Поэтому растения разработали различные стратегии для получения оптимального фосфора из почвы, включая увеличение площади поверхности корня, удельной длины корня (SRL) и соотношения корень-побег [19,20].

И N, и P являются важными питательными веществами для структуры, процессов и функций экосистемы, поскольку их доступность ограничивает производство биомассы растений и их рост [21]. Например, совместное применение азота и фосфора увеличивает площадь поверхности корня, длину корня и массу корневых побегов [22], а у видов растений Arabidopsis различные уровни питательных веществ, как было показано, влияют как на длину корня, так и на пластичность ветвления [22]. 23].

В последние несколько десятилетий применение удобрений в лесных питомниках привлекает все большее внимание во всем мире в результате увеличения спроса на волокно, древесину [24] и компенсацию CO ₂ [25]. Эти потребности могут быть удовлетворены путем выращивания здоровых саженцев, что в конечном итоге увеличит производство биомассы растений; однако это требует правильной диагностики конкретных ограничивающих факторов [26]. Фактически, количество удобрений, используемых при выращивании саженцев леса, относительно ниже, чем количество удобрений, используемых в питомниках сельскохозяйственных культур [27].Многие факторы влияют на эффективность внесения питательных веществ на рост рассады. В частности, вид и количество удобрений влияют на рост проростков растений [28].

С момента роста A . mono. По сообщениям, проростки отстают в условиях питомников [29], видоспецифичные комбинации N и P могут потребоваться для обеспечения здорового роста проростков. Таким образом, настоящее исследование было разработано, чтобы определить эффекты N и P на A . mono рост проростков с особым акцентом на морфологию корней (т.е.e., длина корня, диаметр корня, SRL), и установить стандарт для применения N и P при производстве A . моно саженцев.

Материалы и методы

Место исследования и сбор почвы

Этот эксперимент проводился на лесной научно-исследовательской станции Маоершань (127 ° ‘‒127 °’ в.д., 45 ° 23′ ‒ 45 ° 26 ‘с.ш., 390 м над уровнем моря) Северо-восточного университета лесного хозяйства в Хэйлунцзяне, Китай. Климат здесь холодный, континентальный, муссонный, со средней годовой температурой воздуха 2.8 ° С. Средние температуры января и июля составляют -19,6 ° C и 20,9 ° C соответственно, а среднегодовая влажность, годовое количество осадков и годовое испарение составляют 70%, 723,8 мм и 1094 мм соответственно. Безморозный период обычно длится от 120 до 140 дней, а почва в основном состоит из Hap-Boric Luvisol [30], описанного ранее Wang et al . [31].

Перед началом эксперимента десять образцов почвы были собраны с экспериментального поля на глубине 0–20 см и были тщательно перемешаны, чтобы получить репрезентативный составной образец почвы с общим содержанием N, P и K равным 3.98 г кг ^-1 , 820,8 мг кг ^-1 и 14 г кг ^-1 , соответственно, и доступное содержание N, P и K 4, 7,23 и 176 мг кг ^-1 . Общий N определяли с помощью элементного анализатора (vario MACRO cube; Elementar, Ханау, Германия). Доступный азот измеряли методом диффузии щелочного раствора, а общий P и доступный P — методом анализатора с впрыском потока (Seal Autoanalyzer 3, Seal Analytical, Norderstedt, Германия). Общий K и доступный K определяли с помощью пламенного фотометра (FP640, Шанхай, Китай).Испытание почвы проводилось в ключевой лаборатории освоения лесных ресурсов Государственного управления лесного хозяйства Северо-Восточного Китая.

Растительный материал и обработка удобрений

Семена Acer mono Maxim L. были собраны в провинции Цзилинь горы Чанбайшань, Китай. Семена подвергали холодной стратификации в течение шести месяцев с ноября по апрель. В начале мая были посеяны стратифицированные семена сразу в питомник открытого грунта. После прорастания проростки не обрабатывали никакими удобрениями до начала эксперимента.После четырехлетнего одинакового размера сеянцы были отобраны в одном и том же питомнике, при этом расстояние между растениями и междурядьями сохранялось на уровне 20 и 30 см соответственно. Каждый проросток обрабатывали одним из четырех уровней N (0, 5, 10 или 15 г) и одним из четырех уровней P (0, 4, 6 или 8 г). В каждую обработку включали по десять растений, и каждую обработку повторяли три раза (всего n = 480). Мы применяли азот двумя разделенными дозами в течение мая и июля, а фосфат применяли один раз в качестве базальной дозы в мае. В ходе эксперимента были выполнены стандартные культурные практики (т.д., прополка, рыхление, орошение и т. д.), чтобы получить здоровые саженцы.

Измерение роста растений

Высота растений и диаметр корневой шейки регистрировали для всех выбранных сеянцев перед внесением удобрений (май) и снова в конце эксперимента (ноябрь), чтобы количественно оценить рост растений в течение экспериментального периода. Цифровой штангенциркуль Venire использовали для измерения диаметра корневой шейки (Шанхайская компания по измерению и резке инструментов. Co. Ltd).

Оценка содержания хлорофилла и каротина

Хлорофиллы a и b и каротин измерялись, как описано Арноном [32].Вкратце, свежие листья (0,2 г) измельчали ​​в ступке с небольшим количеством кварцевого песка и порошка карбоната кальция и 2–3 мл 95% этанола. Поглощение супернатанта измеряли при 665, 649 и 470 нм с помощью спектрофотометра (Hitachi-U2001; Hitachi, Токио, Япония) и концентрации хлорофиллов a ( C _a ) и b ( C _b. ) и каротин ( C _xc ) рассчитывались по следующим формулам:

Ca = 13,95A665-6.88A649 × VW1000

Cb = 24.96A649−24.96A665 × VW1000

Cx − c = 1000A470−2.05Ca − 114.8Cb245 × VW1000

где A _i обозначает поглощение на длине волны i , V — объем экстракта, а W — вес свежей ткани листа (г).

Измерение морфологии корня

Образцы корней были тщательно взяты с одного растения в каждой группе обработки во время сбора урожая, используя процедуру, описанную Guo et al .[30]. Образцы корней хранили в холодильнике и транспортировали в лабораторию в течение 4 часов после сбора. Отдельные образцы очищали деионизированной водой для удаления остаточных частиц почвы и хранили в холодильнике. Затем образцы корней для каждой обработки были разделены на разные порядки ветвей, как описано Pregitzer et al . [33], то есть дистальный порядок ветвления как первый порядок. Затем разделенные образцы сканировали с помощью сканера Expression 10000XL 1.0 (dpi = 400; Epson Telford, Ltd., Телфорд, Великобритания), а изображения анализировали с помощью программного обеспечения WinRHIZO (Pro2004b) (Instruments Regent Co., Ville de Québec, QC, Канада) для определения среднего диаметра корня (ARD) и общей длины корня (TRL). Наконец, корни сушили в печи до постоянной массы при 65 ° C, чтобы определить сухую массу, и SRL рассчитывали как TRL от каждого порядка корней, деленный на соответствующую сухую массу [34].

Статистический анализ

Эксперимент проводился с использованием рандомизированной полной блочной схемы с разбивкой участков, чтобы проверить влияние азотных и фосфорных удобрений и их взаимодействие на рост проростков, содержание хлорофилла и каротина и морфологию корней.Данные были проанализированы с использованием программного обеспечения Statistix 8.1 (Analytical Software, Таллахасси, Флорида, США), экспериментальные обработки были рандомизированы и повторены трижды, чтобы уменьшить любые вариации, вызванные неоднородностью почвы [35]. Кроме того, обработка N использовалась в качестве основного блока, тогда как обработка P использовалась в качестве субблока.

Результаты

Влияние азота и фосфора на рост растений

Сеянцы, обработанные азотным удобрением, показали значительно большую высоту растения и диаметр корня, чем необработанные (т.е.е., 0 г N) контролей (P <0,05; таблица S1), и значения для обоих параметров были самыми высокими у проростков, обработанных 10 г N, за которыми следовали таковые для проростков, обработанных 15 и 5 г N, соответственно. Точно так же проростки, обработанные удобрением P, показали значительно большую высоту растения и диаметр корневой шейки, чем необработанные (т.е. 0 г P) контрольные образцы, и значения обоих параметров были самыми высокими у проростков, обработанных 8 г P, за которыми следовали сеянцы, обработанные 6 и 4 g соответственно. Мы также наблюдали значительный эффект взаимодействия N и P как для высоты растения, так и для диаметра корневой шейки и обнаружили, что значения как для высоты растения, так и для диаметра корня были самыми высокими у проростков, обработанных 10 г N и 8 г P ().

Комбинированное и однократное воздействие НП на высоту растений и диаметр шейки моносеянцев Acer.

Различные буквы показывают уровень значимости. Аббревиатура N — азот; P — фосфор; NxP; Взаимодействие.

Влияние азота и фосфора на содержание хлорофилла и каротина

Сеянцы, обработанные азотными удобрениями, показали значительно более высокие уровни хлорофиллов a и b и каротина (P <0,05; таблица S1), а значения всех трех параметров были наибольшими у проростков. обработали 10 г Н.Точно так же проростки, обработанные 8 г удобрения P, показали значительно более высокие уровни содержания хлорофилла и каротина, тогда как значения проростков, обработанных 6 и 4 г P, существенно не отличались от значений растений, обработанных 0 г P. Мы также наблюдали значительный эффект взаимодействия N и P на уровни хлорофиллов a и b и каротина, и было обнаружено, что уровни всех трех были самыми высокими у проростков, обработанных 10 г N и 8 г P ().

а-б. Комбинированное и однократное действие NP на хлорофиллы a, b и каротин проростков Acer mono.Различные буквы показывают уровень значимости. Аббревиатура N — азот; P — фосфор; NxP, Взаимодействие.

Влияние азота и фосфора на морфологию корней

Первый, второй и третий порядки корней сеянцев, обработанных азотным удобрением, показали значительно более высокие значения TRL, ARD и SRL, чем у необработанных (т.е. 0 г N) проростков ( P <0,05; таблица S1), и для всех корневых порядков значения трех параметров были самыми высокими у проростков, обработанных 10 г N. Значения TRL, ARD и SRL варьировались для каждого из корневых порядков в зависимости от уровня N. .Кроме того, как TRL, так и SRL уменьшались с увеличением корневого порядка, но увеличивались с увеличением уровня N; тогда как ARD увеличивалось с увеличением корневого порядка и еще больше увеличивалось с увеличением уровня N.

а-с. Комбинированное и однократное воздействие NP на длину корня, диаметр корня и удельную длину корня (SRL) корня первого, второго и третьего порядка моносеянцев Acer. Значения взаимодействия удельной длины корня (SRL) корня второго и третьего порядка не были значимыми. Различные буквы показывают уровень значимости.Аббревиатура N — азот; P — фосфор; NxP, взаимодействие; RL, длина корня.

Аналогичным образом, первый, второй и третий порядки корней проростков, обработанных удобрением P, показали значительно более высокие значения TRL, ARD и SRL, чем у необработанных (т.е. 0 г P) проростков (P <0,05; таблица S1). . Значения морфологии корней (то есть TRL, ARD и SRL) возрастают с увеличением уровня P, и для всех порядков корней значения трех параметров были самыми высокими у проростков, обработанных 8 г P.Кроме того, как TRL, так и SRL уменьшались с увеличением корневого порядка, но увеличивались с увеличением уровня P; тогда как ARD увеличивалось с увеличением корневого порядка и еще больше увеличивалось с увеличением уровня P.

Мы также наблюдали значительный эффект взаимодействия N и P для TRL и ARD, но обнаружили, что эффект взаимодействия был незначительным только для значений SRL корней второго и третьего порядка (P <0,005; таблица S1). Значения TRL и ARD всех трех порядков, а также значения SRL корней первого порядка были самыми высокими у проростков, обработанных 10 г N и 8 г P ().

Обсуждение

Оплодотворение и рост растений

Предыдущие исследования показали, что добавление азота может значительно повлиять на морфологию побегов и пищевой статус рассады в питомниках [36,37]. Стимулирующий рост эффект N (до оптимального уровня) увеличивает продукцию цитокининов, что впоследствии влияет на эластичность клеточной стенки [38], количество меристематических клеток и рост клеток [39]. Кроме того, азотные удобрения также увеличивают высоту проростков и диаметр корневой шейки [40,41].Настоящее исследование продемонстрировало, что добавление азота может в определенной степени увеличивать параметры роста, но оказывает отрицательный эффект на более высоких уровнях. Исследователи сообщили как о положительном, так и о отрицательном влиянии внесения удобрений на последующий рост и выживаемость проростков [42,43].

Между тем внесение P-удобрений необходимо для обеспечения оптимального производства и качества растений [15], а также для приобретения, хранения и использования энергии [16]. Настоящее исследование продемонстрировало положительную взаимосвязь между уровнем фосфора и ростом растений, что подтверждается предыдущими выводами о том, что внесение фосфора увеличивает высоту растения и диаметр корневой шейки [44], а также базальный диаметр стебля [45], и что внесение фосфора имеет положительный эффект. положительно влияет на рост различных видов, в том числе Tectona grandis [46], Casuarina spp.[47], Dalbergia sissoo [48] и Tecoma grandis [49]. Ранее сообщалось о роли применения P в стимуляции роста [50,51].

Кроме того, предыдущие исследования также показали, что морфология корней и побегов зависит от уровня и формы внесенного удобрения [52] и что внесение азотных и фосфорных удобрений, по отдельности или в комбинации, значительно увеличивает рост стеблей растений. гибридные сеянцы тополя [53] и комбинированное P- и N-удобрение способствуют росту молодых проростков Eucalyptus grandis и березы ( Betula pubescens ) [54].Поэтому повышенный рост наблюдается у A . mono проростки, обработанные оптимальным уровнем фосфора, могли быть результатом благоприятного баланса питательных веществ (то есть азота и фосфора).

Удобрение и содержание хлорофилла и каротина

Добавление N способствует образованию активных фотосинтетических пигментов за счет увеличения количества стромальных и тилакоидных белков в листьях [55,56], а также за счет увеличения образования хлоропластов во время роста листьев [57].Хотя азот является наиболее важным элементным фактором в биосинтезе хлорофилла, его применение также может оказывать негативное воздействие [58]. Например, было показано, что избыток азота сокращает продолжительность жизни листьев, увеличивает их восприимчивость к болезням [59,60]. Синтез хлорофилла и каротиноидов зависит от минерального питания [61]. Это может быть связано с оптимальной доступностью азота, который играет жизненно важную роль в делении клеток и образовании активных фотосинтетических пигментов, включая хлорофилл.Зеленые пигменты в листьях зависят от концентрации фосфора, так как он способствует устойчивости растений в неблагоприятных условиях [62]. Однако улучшение биохимических характеристик [51] и биосинтеза молекул пигмента зависит от поглощения оптимальных уровней фосфора [63]. Было показано, что в проростках абрикоса оптимальные условия фосфора увеличивают общее содержание хлорофилла и рост растений [64]. Предыдущие исследования также показали, что применение P увеличивает биомассу и продукцию каротиноидов сине-зеленой водоросли ( Spirulina platensis ) [65], тогда как более высокие концентрации P, как сообщалось, снижают содержание хлорофилла в сине-зеленой водоросли ( Azolla). pinnata ) [66].Однако дефицит фосфора снижает содержание белка и хлорофилла [67].

Оплодотворение и морфология корней

В настоящем исследовании оптимальное внесение азотных удобрений оказало благоприятное влияние на рост корней, что подтверждается предыдущими выводами о том, что наличие азота оказывает значительное влияние на биомассу корней, продуктивность и смертность [68]; удлинение корня [17]; развитие и ветвление более высокого корневого порядка [69]. Внесение азотных удобрений также может влиять на эффективность использования воды, влияя на рост и распределение корней в почве [70], и было показано, что оптимальное внесение азотных удобрений увеличивает длину и диаметр корней [12], тогда как более высокие и более низкие уровни азота были показаны. для уменьшения роста корней и биомассы [71,72,73].Кроме того, азотные удобрения значительно увеличивают диаметр кончиков корней Larix gmelinii [74], а также рост, длину и диаметр корней проростков Pongamia pinnata [75].

Кроме того, было показано, что виды с тонкими корнями проявляют большую пластичность в ответ на оплодотворение, как в скорости роста корней, так и в снижении микоризной колонизации [76]. Большую пластичность наблюдали также у тонкокорневых видов, чем у толстокорневых видов в субтропическом лесу [77].Было показано, что высокие уровни N увеличивают длину тонких корней и площадь поверхности у проростков дольки ( Pinus taeda L.) и сосны пондероза Pinus ponderosa L. [78], что потенциально может улучшить усвоение питательных веществ и воды из почвы. . У растений, подвергшихся сильному дефициту питательных веществ, наблюдалось прогрессивное снижение TRL [23]. Следовательно, дефицит азота может привести к значительному уменьшению длины боковых корней как первого, так и второго порядка [79], взаимосвязь, которая широко подтверждена как для однолетних [71], так и для многолетних растений [72].

Напротив, доступность азота не оказывает значительного влияния на биомассу мелких корней, SRL, ARD или TRL [33,80]. Например, азотные удобрения увеличивают ARD лиственницы ( Larix gmelinii ), но не влияют на TRL [81] и, как было показано, усиливают все три параметра (например, SRL, ARD и TRL) у других видов деревьев [82] . Более того, N, вероятно, будет иметь дополнительные эффекты на развитие морфологии корня, потому что он стимулирует удлинение корня [83]. Результаты настоящего исследования подтверждаются предыдущими выводами о том, что азотные удобрения увеличивают SRL до определенного уровня [74,81], а SRL также ассоциируется с быстрой пролиферацией корней [84].

Предыдущие исследования также показали, что P может оказывать сильное влияние на морфологию корневой системы и что P обычно стимулирует рост корней [85]. Например, внесение P значительно увеличивает ARD и TRL у многолетнего бобового кустарника Lespedeza davurica L. и многолетнего травянистого растения Bothriochloa ischaemum L. [20]. Настоящее исследование также подтвердило результаты Jin et al . [18], которые сообщили, что приложение P увеличивает TRL и ARD.У большинства видов дефицит фосфора приводит к снижению ОРЗ [86]; однако некоторые виды, такие как Arabidopsis thaliana , развивают более крупные корни в условиях дефицита фосфора [87]. SRL тонких корней варьируется в зависимости от доступности питательных веществ [88]. Более длинные тонкие корни более эффективны в поглощении питательных веществ, чем более короткие тонкие корни, и позволяют растениям формировать более крупные корневые системы с меньшими затратами углерода, чем у растений с более короткими корнями; тогда как более толстые корни могут принести пользу в бесплодной или конкурентной среде [89].Следовательно, более высокие значения SRL (то есть более тонкие корни) указывают на более высокую эффективность использования в условиях интенсивной конкуренции, поскольку растения с более тонкими корнями, как правило, более конкурентоспособны [90].

Обзор воздействия на растения и человеческое население Сунил Кулкарни, Аджайгири Госвами :: SSRN

6 стр.

Добавлено: 14 июн 2019 г.

См. Все статьи Сунила Кулкарни

Технологический институт Гарда, Лавел, Индия; Инженерный колледж Датта Меге

Университетский химико-технологический институт, Университет Северной Махараштры, Джалгаон, Индия 425001

Дата написания: 23 февраля 2019 г.

Аннотация

Чрезмерно высокая концентрация или потребление элементов и питательных веществ может отрицательно сказаться на росте растений.Также некоторые элементы, особенно тяжелые металлы, имеют тенденцию к биоаккумуляции. Растения могут стать источником избыточного поступления тяжелых металлов в организм человека. Удовлетворение растущей потребности в пище — сложная задача. Для этого требуется сельскохозяйственная земля на единицу площади для достижения максимальной эффективности. Использование удобрений и питательных веществ — один из способов добиться этого. Наличие тяжелых металлов влияет на рост растений. Чрезмерное использование удобрений может привести к накоплению тяжелых металлов, эвтрофикации и накоплению фосфатов и нитратов.Избыточный фосфор — потенциальная угроза качеству воды. Политика и правила поощрения эффективного и экологически безопасного использования удобрений и их поставок могут улучшить качество почвы и предотвратить неблагоприятное воздействие на людей.

Рекомендуемое цитирование:
Предлагаемая ссылка

Кулкарни, Сунил и Госвами, Аджайгири, Влияние избытка удобрений и питательных веществ: обзор воздействия на растения и население (23 февраля 2019 г.).Материалы Международной конференции по устойчивым вычислениям в науке, технологиях и менеджменте (SUSCOM), Университет Эмити, Раджастан, Джайпур, Индия, 26-28 февраля 2019 г., доступно на SSRN: https://ssrn.com/abstract=3358171 или http: //dx.doi.org/10.2139/ssrn.3358171

Слишком много удобрений — проблема? · Границы для молодых умов

Абстрактные

Удобрения добавляют в посевы, чтобы произвести достаточно еды, чтобы прокормить человеческое население.Удобрения обеспечивают растения питательными веществами, такими как калий, фосфор и азот, что позволяет культурам расти больше, быстрее и производить больше еды. В частности, азот является важным питательным веществом для роста каждого организма на Земле. Азот окружает нас повсюду и составляет около 78% воздуха, которым вы дышите. Однако растения и животные не могут использовать газообразный азот в воздухе. Для роста растениям требуются азотные соединения из почвы, которые могут быть получены естественным путем или обеспечены удобрениями.Однако внесение чрезмерного количества удобрений приводит к выбросу вредных парниковых газов в атмосферу и эвтрофикации наших водных путей. В настоящее время ученые пытаются найти решения, позволяющие снизить вредное воздействие удобрений на окружающую среду, не уменьшая при этом количество продуктов питания, которые мы можем производить при их использовании.

Что такое удобрения?

Удобрение — это любое добавляемое в почву вещество или материал, способствующий росту растений. Существует множество разновидностей удобрений, и большинство из них содержат азот (N), фосфор (P) и калий (K).Фактически, удобрения, продаваемые в магазинах, имеют на упаковке соотношение N-P-K. Удобрения вносятся во всем мире, чтобы газоны оставались зелеными и приносили больше урожая на сельскохозяйственных полях. Удобрения можно разделить на три группы:

1. Минеральные удобрения (фосфор и калий) добываются из окружающей среды и измельчаются или химически обрабатываются перед внесением.
2. Органические удобрения (навоз и компост) производятся из фекалий животных и разложившихся веществ растений или животных.
3. Промышленные удобрения (фосфат аммония, мочевина, нитрат аммония) производятся людьми в промышленных масштабах с помощью химических реакций.

В то время как органические и минеральные удобрения использовались для повышения урожайности сельскохозяйственных культур в течение длительного времени, промышленные удобрения — относительно новая разработка. Тем не менее, промышленные удобрения сегодня являются наиболее широко используемыми удобрениями.

Зачем нужны азотсодержащие удобрения?

Азот — это один из элементов или питательных веществ, необходимых для роста всем живым существам (микроорганизмам, растениям и животным).Хотя вокруг нас много азота (~ 78% воздуха, которым мы дышим), большая часть азота на Земле присутствует в виде бесцветного газа без запаха, называемого газообразным азотом (N ₂ ). К сожалению, растения и животные не могут напрямую использовать газообразный азот. Как люди, мы получаем азот из пищи, которую едим. Продукты с высоким содержанием белка, такие как мясо, рыба, орехи или бобы, богаты азотом. Растения получают азот из почвы, и азот является наиболее распространенным питательным веществом, ограничивающим рост растений. Есть два способа естественного превращения или «закрепления» газообразного азота в азотсодержащие соединения, которые могут попасть в почву без вмешательства человека (рис. 1):

1. Молния : Удары молнии генерируют достаточно энергии, чтобы разделить газообразный азот в атмосфере, создавая азотсодержащие соединения, которые в конечном итоге попадают в почву.
2. Биологическая фиксация азота : Некоторые микроорганизмы могут использовать газообразный азот непосредственно в качестве питательного вещества. Эти специализированные микроорганизмы превращают газообразный азот в аммоний (NH ₄ ⁺ ) и называются «фиксаторами азота». Некоторые азотфиксирующие микроорганизмы обитают в почве, а некоторые могут образовывать тесные связи с корнями определенных растений, таких как бобы или клевер.

• Рисунок 1 — Как газообразный азот фиксируется в форме, которая может использоваться растениями и животными.
• (A) При ударе молнии газообразный азот (красный) в атмосфере может разделяться. Вновь созданные соединения азота (синие) затем падают на почву и естественным образом удобряют ее. (B) Специализированные азотфиксирующие микроорганизмы в почве или прикрепленные к корням растений могут преобразовывать газообразный азот в соединения азота, которые могут использоваться растениями и животными. (C) Газообразный азот может быть преобразован в пригодные для использования азотные соединения в промышленных масштабах с помощью процесса Габера-Боша для производства удобрений, которые можно непосредственно вносить в почвы.

Однако, даже при всей этой естественной фиксации азота , низкие уровни азота в почвах часто все еще ограничивают рост растений. Вот почему большинство удобрений содержат соединения азота и почему промышленные удобрения необходимы для получения урожая, достаточного для прокормления населения. В настоящее время люди ежегодно добавляют в окружающую среду столько или больше фиксированного в промышленности азота (~ 150 миллиардов килограммов), чем фиксируется естественным образом [1, 2]. Трудно представить себе сто пятьдесят миллиардов килограммов (~ 330 миллиардов фунтов) чего-либо, но это равно весу ~ 24 миллионов взрослых взрослых слонов!

Как производятся азотсодержащие промышленные удобрения?

Как уже упоминалось, большая часть азота на Земле присутствует в виде газообразного азота, который непригоден для растений и животных.В начале 1900-х годов ученые обнаружили, как превращать газообразный азот из атмосферы в азотсодержащие соединения, которые можно было использовать для удобрения почвы (рис. 1). Эта промышленная фиксация называется Haber-Bosch process . Почти весь азот в промышленных удобрениях фиксируется с помощью процесса Габера-Боша.

Эта промышленная фиксация азота выполняется в химических лабораториях и на крупных заводах по всему миру. Процесс Габера-Боша требует, чтобы газообразный азот был смешан с газообразным водородом (H ₂ ) и подвергался огромному давлению (в 200 раз превышающему атмосферное).Это давление, которое вы почувствуете, если нырнете на глубину 2000 метров (~ 6500 футов) под водой, что на большее расстояние, чем 6 Эйфелевых башен, поставленных одна на другую! Затем эту газовую смесь под давлением нагревают до очень высоких температур (450 ° C / 842 ° F). Поддержание такого высокого давления и температуры требует огромного количества энергии. По оценкам, процесс Хабера-Боша потребляет 1-2% мировых запасов энергии ежегодно [2].

Почему мы используем так много азотсодержащих промышленных удобрений?

Короткий ответ заключается в том, что азотсодержащие удобрения помогают культурным растениям расти быстрее и помогают производить больше урожая.Это позволяет более эффективно использовать сельскохозяйственные угодья, поскольку удобренные земли производят больше продуктов питания. Фактически, изобретение промышленных удобрений — одна из основных причин, по которой население Земли так быстро росло за последние 60–70 лет. До широкого использования промышленных удобрений в 1960-х годах потребовалось ~ 123 года, чтобы население Земли удвоилось с 1 до 2 миллиардов (1804–1927). Однако всего за 45 лет (1974–2019) население Земли увеличилось вдвое с 4 до 8 миллиардов.Теперь мы настолько зависим от азотных удобрений, что без них могли бы производить достаточно еды, чтобы прокормить около 50% населения мира [1, 2].

Куда попадает азот из азотсодержащих удобрений?

Урожай, конечно, бери! К сожалению, это не конец истории. Для более детального изучения всех реакций в азотном цикле вы должны прочитать эту статью Young Minds: «Что такое азотный цикл и почему он является ключом к жизни» [3].На среднем сельскохозяйственном поле только ~ 50% азота из удобрений используется культурами [4]. Таким образом, хотя удобрения заставляют урожай расти лучше и быстрее, половина добавляемого нами фиксированного азота теряется. Представьте себе, что мы теряем эквивалент 12 миллионов азотных слонов (~ 165 миллиардов фунтов) каждый год! Потерянный азот может попасть в атмосферу или вымыться из почвы и попасть в водные пути, такие как грунтовые воды, ручьи, озера, реки и океаны (рис. 2). Эта потеря азота вызывает множество экологических проблем [2].

• Рисунок 2 — Где азот попадает в окружающую среду.
• Азот из удобрений, который не усваивается растениями, может быть утерян из почвы. (A) Азот может вымываться из почвы и попадать в водные пути над землей (озера, ручьи, реки или океаны) или в грунтовые воды. Выщелачивание азота в водные экосистемы может привести к вредоносному цветению водорослей и эвтрофикации водных путей. (B) Некоторые микроорганизмы способны преобразовывать азот удобрений в различные азотсодержащие газы.Затем этот газообразный азот может быть потерян в атмосферу в виде парниковых газов.

Какие экологические проблемы вызывают азотсодержащие удобрения?

Некоторые почвенные микроорганизмы могут преобразовывать азот, содержащийся в удобрениях, в азотсодержащие газы, которые выбрасываются в атмосферу, как закись азота, вызывающая парниковый эффект (N ₂ O). Парниковые газы — один из основных факторов, ускоряющих глобальное потепление. Закись азота имеет потенциал потепления в ~ 300 раз больше, чем наиболее часто упоминаемый парниковый газ, двуокись углерода (CO ₂ ).

В водных путях добавление внешних питательных веществ (например, избыточного азота) называется эвтрофикацией . Эвтрофикация — это нежелательное удобрение водного пути, которое способствует росту микроорганизмов, водорослей и растений, как и удобрение почвы. Однако быстрый рост микроорганизмов и растений может использовать весь кислород в этих водных путях и превратить их в так называемые мертвые зоны, поскольку водные животные не могут жить без кислорода. Эвтрофикация также может привести к росту видов водорослей, которые производят токсичные химические вещества, называемые вредоносным цветением водорослей .

Хотя нам нужен азот из удобрений в наших сельскохозяйственных почвах, нам не нужен и не нужен дополнительный азот в нашей атмосфере или водных путях. Это означает, что мы должны уравновесить положительные преимущества азотных удобрений (больше еды) с отрицательными последствиями избытка удобрений (экологические проблемы) [1, 2]. Ученые в настоящее время работают над поиском этого баланса, чтобы улучшить нашу текущую ситуацию.

Какие исследования, связанные с удобрениями, проводятся в настоящее время?

Одной из основных целей исследований, связанных с удобрениями, является уменьшение количества промышленного фиксированного азота, который теряется (примерно на 12 миллионов слонов) в атмосферу и водные пути.Это решение называется повышением эффективности использования азота в сельскохозяйственных средах. Вот несколько примеров продолжающихся исследований удобрений:

Микробиологи и почвоведы работают над способами улучшения полевых условий, чтобы способствовать росту естественных почвенных азотфиксирующих бактерий. Кроме того, они также работают над способами предотвращения роста почвенных микроорганизмов, которые способствуют потере фиксированного азота в атмосферу или водные пути (рис. 3).Вместе это уменьшит общее количество азотсодержащих удобрений, необходимых для получения того же урожая.

• Рисунок 3 — Два примера текущих исследований по повышению эффективности удобрений.
• (A) Микробиологи и почвоведы работают над улучшением роста азотфиксирующих микроорганизмов, обнаруженных в почве, для увеличения биологической азотфиксации. Это увеличит содержание азота в почве (синий цвет). (B) Биологи растений работают над созданием сельскохозяйственных культур, способных связывать газообразный азот (красный) прямо из атмосферы в свои ткани.Это уменьшит потребность в добавлении азотсодержащих удобрений к этим культурам.

Химики работают над разработкой удобрений, которые стабильны в почве в течение более длительных периодов времени и с меньшей вероятностью разлагаются микроорганизмами. Эти удобрения с медленным высвобождением высвобождают небольшие количества питательных веществ за раз, поэтому питательные вещества доступны на протяжении всего жизненного цикла сельскохозяйственных культур. Этот подход по-прежнему зависит от азотсодержащих удобрений, но он уменьшит количество необходимых удобрений и уменьшит потерю азота.

Биологи растений пытаются генетически спроектировать культуры, для которых требуется меньше азота из удобрений [5]. Эти культуры смогут извлекать собственный азот из газообразного азота, как и специализированные азотфиксирующие микроорганизмы. Этим культурам потребуется меньше удобрений для получения такой же урожайности (рис. 3).

Специалисты по информатике и почвоведы работают вместе над разработкой интеллектуальных систем удобрения, которые могут контролировать состояние почвы и воздуха на сельскохозяйственных полях.Эти системы могут добавлять небольшие количества удобрений только при необходимости. Это сводит к минимуму количество добавляемых удобрений, делает добавление удобрений целевым для потребностей сельскохозяйственных культур и снижает количество потерянного азота.

Сводка

Удобрения обеспечивают растения необходимыми питательными веществами, такими как азот, благодаря чему урожай становится больше, быстрее и дает больше еды. Однако внесение слишком большого количества удобрений может стать проблемой, поскольку приводит к выбросу парниковых газов и эвтрофикации.В настоящее время ученые пытаются найти решения, позволяющие уменьшить количество необходимых удобрений, не уменьшая при этом количество производимой пищи.

Глоссарий

Азотная фиксация : ↑ Процесс преобразования газообразного азота в азотсодержащие соединения. Фиксация азота может происходить естественным путем посредством ударов молнии, осуществляться специализированными микроорганизмами или производиться в промышленных масштабах.

Haber-Bosch Process : ↑ Промышленный процесс фиксации азота, который может выполняться в лаборатории для производства компонентов удобрений.Он был открыт и назван в честь ученых Фрица Габера и Карла Боша.

Парниковые газы : ↑ Газы, которые удерживают тепло в атмосфере так же, как крыша теплицы улавливают тепло, чтобы защитить растения от холода и мороза.

Эвтрофикация : ↑ Изменение статуса питательных веществ в окружающей среде, вызванное высокими уровнями питательных веществ (азота или фосфора), попадающих в водные пути (озера, реки или океаны).Одним из основных последствий является вредоносное цветение водорослей и гибель водных организмов.

Вредное цветение водорослей : ↑ Когда цианобактерии и водоросли растут очень быстро из-за большого количества питательных веществ (азота или фосфора), присутствующих в воде, в которой они живут. Эти цианобактерии и водоросли выделяют в водный путь вредные химические вещества — токсины.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Линнея Коп любезно создала и дала разрешение на использование своих иллюстраций для всех фигур, используемых в этой статье.

Список литературы

[1] ↑ Галлоуэй, Дж. Н., Лич, А. М., Эрисман, Дж. У., и Бликер, А. 2017. Азот: исторический прогресс от незнания к знанию с целью будущих решений. Soil Res. 55: 417–24. DOI: 10.1071 / SR16334

[2] ↑ Эрисман, Дж.W., Galloway, J. N., Dice, N. B., Sutton, M. A., Bleeker, A., Grizzetti, B., et al. 2015. Азот: слишком много жизненно важного ресурса. Краткий обзор науки . Зейст: WWF Нидерландов.

[3] ↑ Aczel, M. 2019. Что такое азотный цикл и почему он важен для жизни? Фронт. Молодые умы 7:41. DOI: 10.3389 / frym.2019.00041

[4] ↑ Хирел Б., Тету Т., Леа П. Дж. И Дюбуа Ф. 2011. Повышение эффективности использования азота в сельскохозяйственных культурах для устойчивого ведения сельского хозяйства. Устойчивое развитие 3: 1452–85. DOI: 10.3390 / su3091452

[5] ↑ Good, A., 2018. К азотфиксирующим растениям: согласованные исследовательские усилия могут дать инженерные растения, которые могут напрямую связывать азот.